3D打印一周趣闻

无论是能够提高组织保留能力的3D打印聚合物导向器，还是患者特定的生物打印植入物，研究人员都在继续寻找帮助乳腺癌幸存者康复的新方法。例如，韩国Asan医学中心的临床医生已将扫描与3D打印相结合，以创建可定制的手术指南，从而改善了乳房切除术患者的预后。在其他地方，以色列3D生物打印公司CollPlant至少从2019年开始就对乳房组织再生植入物进行原型制作。该公司相信，未来，其基于胶原蛋白的移植物可以为患者提供更安全的替代方法，以替代更常规的永久性乳房植入方法。同样，3D打印支架开发商BellaSeno已与赢创达成协议，将其RESOMER聚合物用作一系列ISO认证的Senella乳房植入物的基础。最终，该公司旨在通过制造可以被人体安全吸收的植入物来改善乳房重建，隆胸和翻修手术的程序。

3D打印是Advance3制造中所采用的创新技术之一。3D打印可以将原本通过多个构件组合的零件进行一体化打印，实现了零件的整体化结构。近日，GKN航空航天公司为UltraFan™发动机提供了第一套中间压缩机壳，成为清洁天空2劳斯莱斯UltraFan™发动机演示程序的主要里程碑。ICC的开发、制造和测试将展示和验证一系列新技术，包括低成本且坚固耐用的带有铸件的分段制造概念。这利用了基于计算机模拟的创新焊接方法。这其中的技术难点包括优化的排气系统中的空气动力学和声学性能设计；较短的主动风管设计和3D打印附件零件；和基于模型的设计方法。这一切的实现归根结底是使用了先进的空气动力学技术，以及3D打印零部件。

旨在生产3D打印和复合材料制造的初创公司Continuous Composites。该公司的连续纤维3D打印技术具有许多优点，其中不仅包括3D打印和沿最佳路径定向连续纤维增强材料的能力。连续复合材料通过为西门子能源公司生产发电机零件证明了该技术的可能性。合作伙伴利用材料和CF3D工艺对3个发电机零件进行3D打印，这些零件通常使用金属铸件制造，该工艺可能很昂贵，而且需要大量的交货时间。但是，GFRP证明了西门子能源发电机和其他应用的温度要求。据两家公司称，采用CF3D工艺进行3D打印GFRP零件可以使制造成本降低五倍，并且交货时间从8个月减少到10个月，减少到3周。合作伙伴预计，由于能源设备的长期停机，可节省100万美元的能源。

由中国和新加坡的研究人员组成的团队已3D打印了一种设备，该设备能够利用太阳太阳光线产生的热量使海水安全饮用。科学家的新型净化器以全印图陶瓷芯为基础，具有集成的太阳能吸收器，绝热体和水输送器，无需任何设置即可收集和脱盐。该设备的转换效率为98％，还符合世界卫生组织（WHO）的标准，可能使其成为以可持续且节能的方式解决全球水资源短缺的理想之选。利用自动铸造3D打印技术，科学家们能够生产出一种基于多孔陶瓷网的多功能太阳能吸收器。得益于该材料固有的绝缘性能，事实证明，制成的部件能够用作设备的水传输器，绝缘体和整体基座，可以在其上安装石墨烯吸收器以收集太阳能。通过精确地调整其复杂的陶瓷元素，研究人员还能够为其提供集成的微通道，从而使其能够将水引导至设备周围并维持其整体蒸汽产生速率。结果，该团队的全封闭设备最终展示了将太阳能集中在其吸收器上而无散热的能力，并实现了自持式太阳能蒸发的快速循环。

达纳-法伯癌症研究所，布里格姆妇女医院，麻省总医院和麻省理工学院的临床医生开发了一种新颖的3D打印屏蔽罩，可在放射治疗期间保护癌症患者的健康组织。通过使用患者的CT扫描和高原子序数的材料，该团队已经能够3D打印定制的设备，以防止由γ和X射线引起的胃肠道或口腔组织毒性。如果用于治疗头，颈或前列腺癌患者，科学家们相信他们的屏蔽可以分别将口腔和胃部的辐射减少多达30％和15％，而不会降低对肿瘤的剂量。鉴于辐射诱导的毒性通常在口腔癌，肺癌和前列腺癌患者中最高，因此临床研究人员选择开发专门设计用于保护这些区域组织的屏蔽。但是，在他们开始着手3D打印其辐射防护设备之前，科学家们需要为任务确定最佳的'高Z材料基地。研究人员在论文中总结道：“个性化的3D打印放射防护设备在降低临床环境中的辐射毒性方面可能具有巨大的潜力。这种个性化方法可能适用于对放射疗法有反应的多种癌症，包括头颈癌，肺癌，前列腺癌，肛门癌，皮肤癌和妇科癌，肉瘤和淋巴瘤。”

航空航天供应商GKN航空航天公司已成功为飞机发动机OEM劳斯莱斯公司制造了部分3D打印的中间压缩机壳（ICC）。ICC将被用于劳斯莱斯即将推出的UltraFan发动机的演示程序中，这是欧洲最大的航空研究项目Clean Sky 2的一部分，致力于减少当今飞机发动机的碳排放和噪音水平。借助欧盟的Horizon 2020计划和航空业的资金，Clean Sky 2旨在加强该领域的合作关系，同时也促进健康的竞争。劳斯莱斯发动机产品组合的最新成员是UltraFan。据了解，与第一代发动机相比，UltraFan的燃油效率提高了25％，具有新的发动机核心架构。该系统的风扇直径为140英寸，以前被描述为实现“可持续航空旅行”的新途径。借助碳钛风扇叶片和复合材料外壳，新发动机可将飞机的重量减轻多达680公斤。它还配备了全新的齿轮设计，可提供高效动力，以实现高推力和高旁通率。罗尔斯·罗伊斯（Rolls-Royce）计划在2022年进行一次完整的发动机地面测试，并将在不久后进行飞行测试。

阿尔伯塔大学（A）的研究人员开发了一种生物3D打印定制化鼻软骨的方法，用于患有面部面部畸形的癌症患者。使用CELLINK 3D生物打印机，科学家们已经能够将患者细胞和胶原蛋白水凝胶的混合物精确地沉积成鼻腔形状，然后再将其培养成功能性的软骨。鉴于正常的鼻移植物经常会出现肺部感染甚至塌陷的风险，因此该团队的植入物可能代表了治疗未来癌症患者面部肿瘤的更安全，更快捷的方法。鉴于I型胶原蛋白具有天然生物相容性并已获得广泛的临床认可，因此通常用于制作软骨组织，但其低粘度确实限制了其可印刷性。为解决此问题，科学家采用了悬浮液的自由形式可逆嵌入或“ FRESH”方法，包括将细胞与胶原蛋白预先混合，然后在明胶支持物中孵育配方。研究小组设法将人鼻中隔软骨细胞（hNCs）播种到胶原蛋白支架上，但是所得细胞的形状和分布受到限制。然而，在研究人员的一项新研究中，他们现在发现，生物打印可以提供实现均质组织所需的准确性，尽管只有与专为提供可行的细胞结构而定制的生物墨水一起使用时，生物打印才能提供这种准确性。

来自蒂宾根大学和格拉茨科技大学的一组研究人员用3D打印了能够模仿大象象鼻运动的机械臂。FDM打印的机器人在尖端配备了抓爪，可以使用机器学习技术来漫游并适应新任务，例如捡起大理石并将它们放在讲台上。作为一种低成本的概念验证开发，该设计最终可以继续用于工业生产线上，在工业生产线上它可以执行各种灵活的操作，例如运输汽车零件或组装电子设备。象鼻是进化史上最好的作品之一。它们具有相等的部分，既灵活又结实，并为大象提供了在动物界不常见的灵巧程度。因此，它们是学术界许多现代仿生项目的灵感来源，气动执行器通常充当人造肌肉纤维以实现弯曲和伸展。Otte和他的同事选择了模块化设计，该设计基于一组统一的，可堆叠的关节模块，每个模块具有三个自由度（DoF）。当前的设计最多具有这些模块中的十个，但是据报道，使用功能更强大的电机可以使机器人的长度增加一倍。每个部分都装有几个电动机驱动齿轮，这些电动机可同时使模块在两个轴上倾斜多达40°。除了弯曲之外，机器人的躯干还能够加长和缩短–就像真实的东西一样。不幸的是，计算机器人执行器执行复杂操作的逆运动学并不是一件容易的事，对于这么多的自由度来说更是如此。这就是人工智能的用武之地。

已选择美国应用科学技术研究组织（ASTRO America）来协调美国陆军的一项新计划，该计划的重点是开发用于生产地面车辆的超大型金属3D打印机。该系统是“无接缝车体项目”的一部分，将用于为坦克和悍马车进行3D打印单件装甲车辆车体（底盘）。据ASTRO称，该机器将成为用于地面车辆生产的世界上最大的金属3D打印机，并将缩短交货时间，显着降低制造成本并减轻车辆设计的重量。前线作战车辆必须承受各种恶劣条件，包括极端天气和对方部队的突袭。在生存性和减轻重量方面，将这些单体的船体用于这些战车可以具有主要的优势，但是传统的制造工艺历来都在这种应用上苦苦挣扎。当涉及多个车辆模型时，尤其如此，因为诸如机械加工和金属注射成型之类的技术根本不是为实现动态几何灵活性而构建的。这就是3D打印的用武之地，因为该技术能够实现以前不可能的零件设计，从而提高了战斗机的性能。在零件生产的情况下，增材制造还可以缩短交货时间，这对于美国陆军等组织而言至关重要，因为通常需要在有限的时间范围内动态适应高风险情况。该项目将把金属增材制造的优势扩展到一定的尺寸范围，该尺寸范围将使该技术的优势能够在更大的系统规模零件上实现，并支持下一代汽车表现。”

建筑公司BAM和Weber Beamix已开始在荷兰建造世界上最长的3D打印混凝土人行天桥。该计划简称为“桥梁项目”，由荷兰国家公共工程和水管理总局Rijkswaterstaat委托，由设计师Michiel van der Kley和埃因霍温科技大学共同资助。尽管将在奈梅亨架设，但这座桥目前正在BAM和Weber的3D打印设施所在的埃因霍温市进行打印。一旦完成，混凝土结构将站立在29.5m（近97英尺）的长度上，据报道打破了最长的3D打印桥的世界纪录。据CNN称，目前的记录是清华大学在上海3D打印的86英尺长混凝土桥。预计在建筑中使用数字设计将带来新一轮的新颖建筑概念，同时使该过程更加经济实惠且更省时。Van der Kley和Rijkswaterstaat要求使用最传统的混凝土结构来使用模板，因此他们寻求一种需3D打印就可能实现的设计，以测试该技术的真正潜力。自由形式的桥梁在van der Kley的工作室中构思而成，旨在代表建筑领域3D打印的未来。