3D打印一周趣闻
城市“3D打印墙”亮相
在智能建造时代，你能想象3米长的景观墙也可以被3D打印出来么？这已经在北京城市副中心变为现实。北京日报客户端记者20日了解到，在北京城市副中心工程现场，一面“3D打印墙”正式亮相。这是城市副中心工程建设领域首次应用3D打印技术。随着装配自动喷嘴的“3D打印机”不间断喷注施工建材，4个小时后，一面长3米、高2.5米的墙体逐渐“打印”成型。这是记者在现场看到的画面。据介绍，本次采用3D打印技术施工的墙体共有两面，均位于北京城市副中心C08工程现场，每面墙长3米、高2.5米，未来将作为景观墙使用。为何要使用3D打印技术？北京建工六建城市副中心C08项目总工程师王仑介绍，两面花墙在设计中采用了很多外侧悬挂悬空结构，如果采用传统的人工堆砌，施工周期长，且难以精准还原设计构想。通过3D打印技术，操作简单、快速成型、精度良好，从根本上解决了传统施工的痛点。
3D打印颅骨修复手术
近日，乳山市人民医院神经外科成功完成一例采用3D打印PEEK材料（聚醚醚酮）颅骨修补术。因左侧颅骨缺损，手术两个月后，陈晓主任及团队经过病情研讨，与家属沟通后，制定周密的手术治疗方案，对其行“3D颅骨修补术”，为患者恢复颅骨外形，术后患者生命体征平稳，左右颅骨外形几乎无差异。3D打印的优点是不受骨骼结构复杂程度的限制，它可以根据骨骼结构中孔隙率和微孔的大小，改变骨骼切片每层的填充方式，调节三维打印材料的密度，能有效减少局部创伤和缩短手术时间，同时可为患者本身骨细胞生长提供孔隙，尤其是对于年轻患者，能够较好地适应自体颅骨的生长发育。此例手术开创了乳山市最先运用3D打印颅骨修补的先河，随着技术的进步和完善，其在医学领域的应用范围会越来越广泛，最大程度提高患者生活质量。
3D打印热探针
马里兰大学胡良兵教授团队开发了一种由电焦耳加热触发的3D打印还原氧化石墨烯（reduced graphene-oxide，RGO）热探针。该RGO热探针具有出色的热稳定性，可实现高达≈3000 K的高温，具有≈105K s-1的超快加热/冷却速率和低至毫秒级的高时间分辨率，可实现极端和非平衡加热条件下的热图案成型和纳米材料合成。（小编粗略估算：3000K换算为摄氏度为2726.85℃，从25℃加热至2726.85℃，只需27ms，再冷却至25℃也为27ms,一个来回54ms，或更短时间。又根据时间单位换算，一天一夜24小时，有480万个"刹那",或24万个"瞬间",12千个"弹指",30个"须臾".再细算,一昼夜有86400秒,那么,一"瞬间"为0.36秒，那么这一加热冷却过程不到一瞬间）。该项工作为高精度热驱动表面图案和微/纳米制造提供了有效的加热策略。该研究以题为“3D Printed Graphene-Based 3000 K Probe”的论文发表在最新一期《 Advanced Functional Materials》上。
眼眶骨折3D打印成功“补脸”
眼部手术之前用3D打印技术打印出患者的眼眶模型，帮助医生熟悉手术部位的具体情况，增加手术的精确度。近日，河南省立眼科医院采用3D打印技术，为患者完成眼眶骨折修复手术，术后患者恢复良好。柴昌团队采用3D打印技术打印头颅模型辅助下聚酯类可吸收眶底板，术后可逐渐完全吸收形成致密瘢痕组织替代骨壁缺损区，眶内无任何异物残留，对于中等以下眶壁缺损具有良好的修补作用。同时，3D打印头颅模型辅助塑形，使用患者自己的眼眶CT数据，塑形后的眶底板与患者自己眶底骨质贴合严密，术后效果极佳。在受伤后2周，柴昌团队根据患者自身眼眶CT数据，个性化打印患者3D头颅模型，并在高倍显微镜下为其进行了结膜小切口入路3D眼眶模型下可吸收眶底板眶壁骨折整复术，术后患者眼球转动明显好转，双眼视物重影消失。
3D打印氧化铝粉末
研究人员通过计算机模拟，基于Lubachevsky-Stillinger算法依据尺寸分布来验证粉末堆积的可能性，使用离散元方法（DEM）模型模拟了粉末堆积动力学，借助显式的时间积分算法解决单个颗粒之间的接触力和力矩；通过尽可能的简化打印参数，其中包括使用单峰的粒径分布的粉末以避免烧结后处理，从而得到了素坯与烧结后的密度与喷射成型工艺参数关联最大。研究团队简化打印参数，通过算法模拟的方式获得最佳的粉末粒径分布，验证了此技术在工业生产的可行性，且通过此方法获得的生坯致密度高达61.2%，烧结致密度（75.4%）是目前喷射成型的最高烧结致密度，弯曲强度56.1MPa，维氏硬度1.95GPa。为了使该技术打印的零件完全致密化，仍可进一步改进，粉末堆积方式的改进（如引入双峰分布），自动脱粉工艺的开发，烧结工艺的优化或采用其他处理方法（如微波或火花等离子体烧结），因而此种模拟方法在喷射成型其他材料具有广阔的应用前景。
3D打印改善乳房治疗
3D Systems和CollPlant Biotechnologies于2021年6月22日宣布，已经签署了一项共同开发协议，用于与植入物结合的3D生物打印再生软组织基质，用于乳房重建手术。软组织基质将支撑乳房下部，同时扩大植入物袋以增加植入物的覆盖范围。使用3D生物打印，软组织基质可以被设计匹配患者解剖结构，以支撑乳房植入物。通过这项共同开发协议，3D Systems和CollPlant将结合3D打印、医疗保健、生物打印和生物墨水方面的专业知识，使用rhCollagen开发3D生物打印软组织基质。3D生物打印软组织基质产品需要满足相关物理和机械性能，同时使用促进组织再生的rhCollagen的BioInks促进细胞浸润和增殖。两家公司相信，他们的努力将使组织基质具有卓越的性能、一致性和安全性。据悉，基质所用材料来自植物，并且与天然人类胶原蛋白完全匹配，不会在人体中引起免疫反应。
3D打印技术还原赵州桥
近期，吉尼斯世界纪录对往期获奖故事进行了回顾整理，本期将讲述“最长的3D打印桥”吉尼斯世界纪录获得者3D打印赵州桥的故事。2020年7月21日，坐落于河北工业大学的装配式混凝土3D打印赵州桥，正式获得“最长的3D打印桥”吉尼斯世界纪录™称号。这座由河北工业大学马国伟教授团队共同建造的3D打印桥梁，全长28.15米、净跨度17.94米，受到业内外关注1400年前，正在河北赵县城南洨河之上来回踱步、监督千万工匠雕琢一座传奇之桥的李春，也许不会想到这座他倾尽心血的赵州桥会穿越千年，与它的3D版本“握手”。而让这位杰出的桥梁专家更不会想到的是，传承他衣钵的已不是传统意义上的工匠们，而是一群来自不同领域、掌握3D打印技术的年轻人。与能工巧匠构筑赵州桥不同，3D打印赵州桥却是由一群“不懂桥”的年轻人，使用现代智慧建造而成。“不懂桥”，并未阻碍这个年轻团队的探索热情。因为“无知”，所以无畏无惧，因为无畏无惧，所以能够海纳百川、突破边界、创造可能。而这种精神与吉尼斯世界纪录愿景中所宣扬的“永远保持好奇，坚持寻找答案；拥有开放的心态；相信全力以赴，万事皆有可能”，殊途同归，为人们勇于探索世界带来启示。
3D打印块体金属玻璃
近日，华中科技大学柳林教授团队揭示出了通过增材制造（3D打印）生产的块体金属玻璃（BMGs）不再受尺寸和几何形状的限制，因为它们普遍适用于铸态试样。那么，BMGs与目前最受人们欢迎的钨钼稀土有什么关系？而为了进一步提高普通金属玻璃复合材料的力学性能和穿甲自锐特性，有研究者指出可以向该复合材料中钨纤维。穿甲实验表明，钨纤维复合材料穿甲弹的侵彻能力明显高于钨合金穿甲弹。在侵彻时，钨合金弹芯头部形成蘑菇头，头部晶粒被径向压扁；而钨纤维复合材料弹芯头部发生了绝热剪切破坏，具有自锐行为，且在弹芯头部形成很薄的边缘层，仅在这层中金属玻璃基体破碎，钨纤维断裂，温度升高，质量消蚀。然而，有限的建筑面积和制造难度多年来一直限制了BMGs的广泛应用。新兴的3D打印技术似乎是弥补金属玻璃相关缺点的一个有前途的途径。目前，3D打印技术现已成功应用于BMGs的制造，包括选择性激光熔化、激光工程净锐化、激光箔打印、熔丝制造、热喷涂3D打印和激光正向转移3D打印。
随着人类航天科技的不断发展，未来人类有望到达火星、月球甚至其他行星上定居。当我们为未来的太空旅行做准备时，在太空中供应食物的问题就出现了。在航天器上携带大量食物可能是不可行的，而且外太空岩石上的环境可能对农业不利。针对这个难题，美法合资公司——星际实验室（Interstellar Lab）可能已经在他们建造的的Bio Pods生物舱中找到了正确的答案，值得注意的是，这是有史以来技术最先进的“太空温室”。这家公司使用气培技术（一种比水培技术更先进的技术），并使用雾气作为土壤的替代品来种植植物。星际实验室已经开发出能够保持精确气候条件的大气控制技术，而不需考虑生物舱外的条件。Interstellar Lab公司声称已经为300多种植物提供了标准化的生长条件，这些植物不仅是粮食作物，也是可以提供药品和化妆品化合物的植物。在最近的发展中，该公司与一家3D打印初创公司Soliquid合作，使用增材制造（AM）技术来建造他们的吊舱，并获得了一个打印混凝土、树脂和其他材料的系统的专利。在这次合作之后，星际实验室现在将能够3D打印吊舱的所有材料组件以及充气膜。Soliquid公司将部署一套六轴机器人和挤出装置，以悬浮方式和较少的材料打印这些部件。
3D打印有轨电车应急备件
轨道运输车辆和移动解决方案供应商阿尔斯通（Alstom）公司正在利用增材制造技术推动备件生产的创新，以实现按需维护和修理作业。利用AM技术，Alstom公司正在最大限度地减少客户的交货时间，并确保运输网络保持运作。阿尔斯通增材制造项目经理Aurélien Fussel解释说:"3D打印给我们带来的敏捷性对阿尔斯通的战略业务至关重要，当我们的客户依赖备件来维持运营时，拥有这种内部生产能力意味着我们可以绕过传统的供应链，以快速和具有成本效益的解决方案来应对他们的需求。"有轨电车的车头灯在运行过程中因积水和石块进入小孔而损坏。因此，阿尔斯通公司紧急要求提供备件，以堵住这些小孔，防止有轨电车受到进一步的损害。通过使用Stratasys公司的FDM 3D打印技术，阿尔斯通在收到Sétif的请求后仅48小时内就设计、生产并交付了十几个高度耐用的塞子。
