3D打印一周趣闻

3D打印污水处理设施

建筑3D打印公司ChangeMaker 3D正在使用其"Printfrastructure"技术建造一个试验级的地下污水处理系统的基础。据报道，ChangeMaker 3D公司与英国水务公司合作，开发了一个可以在现场用环保混凝土3D打印的废水分配室，这种建造方法在时间、成本和可持续发展上都具备优势，并可以帮助污水处理行业朝着2030年的碳净值目标迈进。鉴于这项技术能够生产内部格子部件，它可以让使用者减少材料浪费，同时制造高度坚固的建筑单元。更重要的是，该公司目前正在与Versarien公司合作，计划将石墨烯也融入其混凝土中。如果成功的话，此举可以极大释放出3D打印建筑结构的潜力，同时减少碳排放量。为了将其设计付诸实践，ChangeMaker 3D公司现在打算在场外3D打印一个原型，然后对其进行严格的测试，以此来检验其强度和耐久性。如果成功的话，该公司的方法预计将在联合公用事业公司的建筑合作伙伴面前进行现场演示，在这个活动中，它的技术将被放在商店的橱窗里，并开辟一系列潜在的使用案例。

3D打印透气鞋垫

开始有开发这款鞋垫的冲动，完全是为了解决自己及家人的汗脚困扰，也是因为没有在市面上找到合适好用的汗脚鞋垫。抱着试试的态度，竟然有超出预期的使用体验和效果。目前国内某公司已经部署了120多台3D打印机来生产鞋垫，比2020年的70台增加了50多台；这些打印机都是自己生产的；根据产品进行3D打印设备定制，固定资产投入可以做到最优。2020年，在遭受疫情打击的情况下，3D打印鞋垫的销售量达2万双。公司对鞋垫市场预期非常看好，然后就制定了产能扩充计划，并将设备效率提升与产能扩充同步进行。2021年的销售计划是5万双，截止6月底已经卖出25000双，比2020年全年的销量还多。目前，产能扩充已基本完成，拥有鞋垫生产设备超过120台。第一代鞋垫3D打印设备50台经过三年生产及测试，获得非常重要的规模化生产数据，收集设备生产能力和生命周期数据，并针对设备特性进行柔性材料定制。设备升级后，针对柔性材料生产效率提升50%，稳定性大幅提升，可以实现不低于6000小时每年的生产负荷；在完成新设备扩产后，将会对旧设备进行升级改造；预计2022年产能将实现30万双。

3D打印“保鲜智能试剂”

华南理工大学和华威大学的科学家们开发了一种新型的水果生长调节试剂，能够使新鲜产品保持更长时间的可食用性。据悉，这种新型试剂研究团队是通过同轴3D打印技术生产，它以纤维素纳米纤维为表征点，其中装载了贝类提取物和生长调节剂，可以预先配制，后期稳定地释放到新鲜食品的毛孔中。新型水果保鲜试剂背后的同轴3D打印工艺，纳米纤维素基的试剂自带空心管道，用于携带和输送植物生长抑制剂。研究人员说，当该试剂用于处理荔枝时，不仅延长了水果的保质期，而且使他们能够精确地监测其新鲜度。因此，这些试剂未来有希望成为农产品"智能包装"的基础。研究人员在他们的论文中说："纤维素纳米纤维基（CNF）的试剂具有水果保鲜和视觉监测的双重功能，延长了荔枝的保质期六天。这项工作中开发的CNF集成试剂，为开发智能食品包装提供了一个新的思路。"由于受到全球变暖、COVID引起的运输中断和英国脱欧等多种因素的影响，各国都越发重视粮食安全，农产品的长期保鲜也因此变得尤为重要。为了满足这一需求，以及日益提高的消费者食品标准，"智能包装系统"越来越多地被用来跟踪包装食品的状况和质量，并防止其脱销。

3D打印融入衣食住行

3D打印又称增材制造技术，早在2013、2014年3D打印技术就掀起一股热潮，各种3D打印机、打印笔和设计方案纷纷涌现出来，仿佛掌握了3D 打印技术就掌握了财富密码。近几年，3D打印虽然热度不如之前，却并没有淡出人们的视野。比如在东京奥运会上，3D打印的影子随处可见：中国安踏体育为队员生产3D打印鞋，韩国射箭队使用了量身定制的3D打印握把，意大利自行车队使用3D 打印自行车以减少空气阻力等；除此之外，颁奖台也是用3D打印制造。实际上，3D打印应用十分广泛，一些3D打印制作的灯具、饰品、玩偶等均可在网上买到。不久前，中国首座运用3D打印技术制造的可伸缩景观人行桥“万年轮”在上海亮相，桥体全长9.34米，总重量仅有850千克，不仅在桥上安装了重力自动预警系统，还可以通过手机蓝牙控制桥的伸缩，是3D打印在建筑领域的一次尝试。3D打印在医疗方面应用也比较成熟。徐旭表示：“在临床医学应用上，3D打印制作的立体模型可以应用于手术模拟、导板引入、术后康复等多个方面。现在使用钛合金等材料制作身体植入物已经应用于临床，可以实现关节等的置换，也有用于脊柱弯曲矫正的先例。在手术前如果根据医疗数据提前制作3D模型，定制手术导板并进行手术方案术前模拟的话，可以缩短手术时间并提高手术的精确度。”

3D打印航空燃油喷嘴

2021年8月20日，GE 航空增材制造中心最近实现了一个关键的里程碑，他们生产的第10万个3D打印发动机燃油喷嘴下线。了不起的是，这些燃油喷嘴是完全用金属3D打印的方式生产的，而且已经达到了10万级的生产规模，这在以前是不可想象的。GE 航空奥本工厂从2015年开始生产飞机发动机的燃油喷嘴，在2018年10月，GE航空庆祝了第3万个3D打印燃料喷嘴成功出货。如今，三年时间过去，GE航空又生产了7万个3D打印燃油喷嘴，使得总数达到了10万个。GE航空所3D打印的燃油喷嘴是用于LEAP发动机中，根据不同的发动机型号，每台发动机需要安装18或19个燃料喷嘴。在2016年喷嘴获得飞行认证后，LEAP发动机订单在2017年巴黎航展上累计超过14,000架， 也就是最少需要25万个燃油喷嘴。LEAP是由GE与法国赛峰（Safran）集团各出资50%组建的合资企业CFM研制的新一代航空发动机，具有更好的燃油经济性和更低的二氧化碳排放量，现已广泛用于波音737、空客A320、以及我国的C919等单通道客机。在2014年，由于改用了3D的燃油喷嘴，其性能得到了进一步提升（能更高效地混合与注入燃料）。GE航空之所以改用3D打印技术生产燃油喷嘴，是因为新的设计方案和制造工艺已经全面得到了验证，并全面超越了传统的制造方式。

3D打印液晶油墨

直接墨水书写（DIW）作为一种低成本、兼容材料广泛的打印方式，一直以来都受到科学家们的热切追捧。更重要的是，这是一种极其精确的基于挤压的3D打印形式，因此科学家大都将DIW作为探索新型材料3D打印应用可行性的有效方式。近日，埃因霍温科技大学（TUE）的科学家们在开发一种与3D打印技术兼容的新型变色液晶墨水方面取得了新进展。这是一种可随周边自然变化而被变化的液晶墨水，它可以通过直接墨水书写的方式打印到材料表面上。研究团队认为液晶墨水可能在装饰性照明、用于健康监测的软性可穿戴传感器，甚至增强现实光学等方面有着重大应用价值。但是在此之前，将这种材料打印成复杂的结构和设备是极其困难的。负责该项研究的主要作者Jeroen Sol说："DIW是一种基于挤压的3D打印方法，墨水从一个小喷嘴逐层分配到一个表面。目前的胆固醇液晶墨水不能用DIW打印，所以我们创造了一种与DIW兼容的液晶墨水。"Sol补充说："为了成功地使用DIW打印新墨水，我们改变了打印速度和温度等参数。而且为了让墨水正常打印，我们还制作了一种含有低分子量液晶的墨水。传统上，这种水平的控制只有通过非常专业的制造设备才能实现，所以用新墨水和DIW 3D打印来做到这一点是一个真正的突破。"

3D打印飞机内饰零件

2021年8月22日，三维打印机制造商EOS和工业三维打印服务提供商Baltic3D已经与商用飞机维护、修理和大修（MRO）服务提供商阿提哈德工程公司开展合作，探索飞机内部零件的系列三维打印。这项研发计划名为"FDM和SLS工业3D打印技术在飞机内饰件系列制造中的适用性"，Baltic3D将使用EOS的激光烧结技术打印数千个材料样品，这些样品将在阿提哈德工程公司位于阿布扎比的可燃性实验室进行测试。一旦证明符合航空标准，将为飞机内部零件设计打印几个原型。Baltic3D的联合创始人JanisJātnieks说："一段时间以来，从零件设计到最终零件制造和认证，整个航空供应链都受到了Covid-19疫情的严重冲击。我们的目标是通过这个研发项目，来大大减少设计机构和原始设备制造商必须投资的时间和金钱，以增加增材制造作为现有生产的附加制造路线，甚至完全转向使用AM的复杂零件生产。我们的计划是建立一个全面的测试和制造数据集，这将有助于航空航天工程师以高度的信心为AM开发零件设计。"事实上，增材制造已经在航空航天领域得到了广泛应用， 3D打印终端部件应用也已经开始在商业飞机上变得越来越普遍。

3D打印鼓膜修复贴片

鼓膜穿孔会导致疼痛和听力受损，而且修复起来很麻烦。哈佛大学科学家开发的PhonoGraft是一种3D打印的植入物，可以通过“鼓励”自然细胞再生来修补损伤，现在它已经进入商业生产。鼓膜，也就是众所周知的耳膜，是一块薄薄的圆形组织，它对声波作出反应而振动，并将其转化为大脑可以解释的电信号。但是，如果它被棉花棒等异物刺破或被极度响亮的噪音所伤，它就不能很好地完成这项工作。更糟糕的是，如果这个屏障受损，病毒和细菌就会进入内耳，造成严重感染。目前，最好的治疗方法是所谓的鼓膜成形术，这涉及到使用病人自身组织的移植来修复。但最终的结果并不像健康的鼓膜那样能传导声音，手术需要在耳后做一个切口，而且经常会失败，需要再次进行手术。PhonoGraft的设计就是为了解决这些问题。植入物模仿了天然鼓膜的复杂形状，它的图案是像自行车轮一样的"辐条"，而且它是由一种专门开发的基于合成聚合物的3D打印墨水制成。植入物本身不仅能恢复听力，还能为接受者自身细胞的再生提供一个支架。在毛丝鼠身上进行的测试被证明是有希望的，因为毛丝鼠的耳朵解剖结构和听力范围与人类相似。

3D打印导板导航治疗脑出血

脑出血是人们常说的脑溢血，其最常见的类型是高血压导致的脑血管破裂，在脑组织局部形成血肿，逐渐使得局部脑组织的功能丧失，是生活中最多见的神经系统急症之一，治疗不及时常导致偏瘫、丧失部分或全部自理能力，对病人的生活质量和社会效益造成不小的损害。如何因地制宜、低耗高效的解决临床上的痛点难点，是我院医学3D打印中心研究的目标，也是困扰广大临床医生诊疗的一座大山，医学3D打印中心团队成员在何玉成主任的带领下，经常深入临床沟通交流发现问题、学习国内外医学3D打印应用现状和前沿技术探索符合我院实际情况的解决方案。例如针对全身各部位的穿刺，3D打印导板属于“量体裁衣”，可有效的解决穿刺误差的临床实际困难，随着神经外科的临床研究前沿的进展，国内已有部分医院率先尝试了个性化导板辅助脑出血诊疗。基于此，郴州市第一人民医院神经外科谢竹青主任团队也邀请了我院3D打印中心团队参与临床诊疗方案决策讨论，因地制宜发挥我院湖南省内唯一一家由医院自建的市级医学3D打印研发中心（郴州市医学3D打印技术研发中心）的学科优势。3D打印中心团队对此也早有准备，拿出了经过团队内反复预演过并制定了标准流程的「3D打印颅内血肿引流穿刺导板」。