3D打印一周趣闻

斯坦福大学工程师Mark Cutkosky和David Lentink开发了一个机器人，拥有像鸟一样的脚和腿，也能够实现像鸟一样的栖息和搬运物体。Roderick将包括一台3D打印机在内的设备从斯坦福大学的Lentink实验室搬到了俄勒冈州的农村，在那里他建立了一个地下室实验室进行控制测试。他让鸟类机器人沿着一个轨道系统，以预定的速度和方向向不同的表面发射机器人，以观察它在各种情况下的表现。最后，Roderick还冒险进入附近的森林，在真实世界中进行一些试运行。这种机器人有无数可能的应用，包括搜索和救援以及野火监测；它还可以附加到无人机以外的技术上。鸟类机器人与鸟类的亲近也让我们对鸟类生物学有了独特的见解。例如，研究人员用两种不同的脚趾排列方式运行机器人，它有三个脚趾在前面，一个在后面，像游隼一样。两个脚趾在前面，两个在后面，像鹦鹉。他们惊讶地发现，两者之间的性能差异很小。

华中科技大学武汉光电国家研究中心熊伟教授团队利用金属有机框架（MOF）前驱体开发了一类多功能、可定制的金属键合复合光敏树脂，通过TPP飞秒激光3D打印和随后的热解工艺实现了氧化锌（ZnO）和四氧化三钴（Co3O4）3D半导体微纳结构的增材制造，并制备了基于ZnO的2D和3D微型紫外探测器，探讨了该技术实现3D半导体器件的可能性。在众多的3D打印技术中，基于双光子聚合（TPP）的飞秒激光3D打印由于结合了真3D制造和亚微米空间分辨率的优势已发展成为一种富有前景的制造技术。功能性光敏树脂的研发一直是支撑TPP技术走向应用的一个关键方面。

半月板是膝关节内的一对纤维化软骨垫，起承重垫、润滑装置和膝关节稳定器的作用。半月板撕裂的治疗方案包括直接修复、支架或植入物替换、半月板部分或全部切除(移除受损的半月板组织)。大多数植入物是通过间接成型技术生产的，即首先将模具3D打印或机械加工，然后将硅胶倒入模具中并进行固化。这种间接成型技术既耗时又昂贵，在定制不同几何形状的植入物或空心硅胶部件时也带来了技术挑战。新加坡南洋理工大学引进了一种新型定制的热固化挤出式硅胶3D打印机，使用生物相容性和植入性硅胶树脂，能够直接3D打印硅胶半月板植入物。首先，从硅树脂的流变学表征中获得最佳固化温度和固化时间。接下来是喷嘴直径、喷嘴温度和床层温度的参数优化，使用一系列参数值，打印出标准的ASTM圆柱形块、T型骨和最终半月板植入物。利用计算流体动力学模拟研究了硅胶树脂通过加热喷嘴的传热，利用Solidworks研究了硅胶半月板植入体的热梯度分布，结果与实时3D打印非常相似。

皇家墨尔本理工大学的研究人员开发了一种新的生态友好型3D打印混凝土材料，这种材料用的特殊之处在于它是使用回收的玻璃作为骨料。研究团队认为，通过选择使用回收的玻璃颗粒作为河沙替代物，可以在建筑领域宣传循环经济理念，将3D打印和可持续混凝土生产的好处联系起来。该团队还调查了玻璃颗粒对混凝土抗弯强度和裂缝扩展特性的影响。他们确定，凭借3D打印的技术路线，这种新型配方实际上也可以提供机械性能方面的好处。

3D打印固态电池在2021年即将在德国量产！能量密度提高1倍，充电速度提高6倍！优先配套德国庞大的汽车制造业。宝马/奔驰/大众/奥保时捷等厂商，在电动汽车时代有翻身的机会吗？瑞士公司Blackstone Resources的专有3D打印锂离子固态电池技术，取得了一系列重要的突破。它一直通过德国子公司Blackstone Technology GmbH投资于下一代电池技术。包括获得专利的3D打印技术和对电池批量生产的研究。与使用液体电解质的传统电池设计相比，Blackstone Technology的3D打印工艺具有明显的优势。显著降低成本，提高电池尺寸的生产灵活性，可不依赖电极化学性质而实现这些优点。利用3D打印工艺技术，美国Keracel能够将陶瓷电解质厚度降低到100um，长期目标是达到15um。这些技术进步将使Keracel陶瓷电池能够提供1200Wh/L的能量密度，这大约是标准锂离子电池的两倍，并且能够满足工业和汽车企业应用中高倍率需求。

近年来3D打印技术日益成熟，3D打印技术在骨科手术的术前规划、导板制作等领域应用也越来越广，该技术可以提高手术的精确性，缩短手术时间并减少放射暴露时间。在本研究中，作者通过收集患者双下肢全长X线片及膝关节CT数据，进行畸形分析及术前规划，并制作3D打印患者匹配工具（patient specific instrument，PSI），根据患者胫骨近端解剖数据定制OWHTO截骨模板，在3DPSI辅助下行OWHTO手术。目的在于通过比较术前计划力线和术后实际力线的差异及胫骨平台后倾角的变化，统计手术时间、术中透视次数与术中、术后早期并发症情况，评估3D打印截骨导板辅助OWHTO手术的准确性与安全性。

游艇其实是非常定制化的一款产品，通常是按照客户设定的规格制造的，许多部件需要在安装前专门定制，3D打印可以帮助降低制作成本和缩短制造时间，但不仅如此，它还为定制化生产提供了更多的材料选择和更多的设计自由。配合CAD进行模型设计，3D打印技术很好地满足了Sea3D定制化制造的需求，能够精确匹配游艇上不同空间，不同数量，不同造型部件的设计和生产。随着对3D打印技术的深入了解，Adam和Nick通过3D打印生产零部件变得更快，且能够使用更适合预期的材料进行生产，这样的方式让他们能够准确地把控成本；相较于传统制造，FUNMAT HT支持开放式的材料系统，因此他们可以测试多种类型的打印丝材，避免了额外的成本。

某团队将3D打印技术运用在了膝关节矫形支具的设计制造中，研发了新型个性化3D打印单侧减荷式膝关节支具，在个性化治疗的同时还减轻了矫形支具的重量，大幅度提升了患者佩戴矫形支具时的舒适度。针对膝骨关节炎的物理治疗方式中最常用的是佩戴膝关节矫形支具。早中期膝骨关节炎患者通过佩戴合适的膝关节矫形支具可以延缓甚至抑制关节的退变或增生，延后手术治疗的时间，甚至可以避免手术治疗。膝骨关节炎的支具矫治是一个长期过程，对于膝骨关节炎患者，短期佩戴膝关节矫形支具可以减轻关节疼痛，长期佩戴可以达到矫正患肢力线、永久改变关节间室间隙的目的。因此，矫形支具治疗是手术之前很长一段时间最重要的治疗手段。

3D打印玻璃非常困难，主要是因为很难在高熔点下保持材料的机械性能。但是，来自法国的三位研究人员发明了一种基于激光的复杂玻璃部件3D打印新技术。该团队使用了基于多光子聚合技术的最新开发技术来打印高精度的玻璃物体，而无需依靠常规的3D打印逐层制造，并且认为他们的方法可以用于3D打印复杂的光学器件。未来有望应用在基于激光的成像和视觉领域。当使用这种方法对玻璃进行3D打印时，特定材料在初始液相期间以及在完全聚合后，在特定的激光波长下必须要保持是透明的。另外，它需要吸收来自激光器的波长一半的光能量来引发多光子聚合。因此，该团队使用了一种与光化学引发剂的混合物来吸收光：大量的二氧化硅纳米颗粒和一种树脂。

来自都柏林三一学院和SFI先进材料和生物工程研究中心（AMBER）的研究人员利用3D打印技术开发了一套新颖的微型气体传感器。这些3D打印传感器的设计模仿了孔雀的变色羽毛，能够在某些溶剂蒸汽的存在下改变颜色。因此，它们可以被用来提供一种非常直观的危险污染物检测方式，同时在制造上具有显著的成本效益。研究团队认为这套设备可能在家庭、汽车和工作场所的实时气体监测中，以及应用到个人健康的可穿戴设备上产生重大影响。此外，3D打印的传感器成本低、可适应不同的刺激、电力消耗需求小，并且高度敏感，这都是他们研究成果的优势。