鹤然科技——3D打印一周趣闻

3D打印电极

来自日本仙台东北大学的研究人员最近宣布发现了一种3D打印新工艺——3D打印高性能的碳微晶格电池电极。有关这项研究的文章被发表在科学杂志《Small》上。据悉，这项新工艺有望成为生产更便宜、性能更好的电池的替代方法，并且减少电池的生产和使用对环境带来的危害。为解决当前的电池污染问题，东北大学材料科学家Akira Kudo和他的同事开发了一个新工艺：通过3D打印用于新型高性能、低成本电池的碳微晶格电极。这种新方法的目标是通过最大限度地提高活性材料的潜力和能力，将用于制造电池的活性材料的装载数量增加到一个电池单元中。这种负载材料的增加有望减少非活性材料。然而，虽然这些非活性材料负载将多个电池结合在一起，但电池将需要更厚的电极，而这将限制离子的移动，并随之限制电池内的电荷。

3D打印华丽时装

3D设计师Ganit Goldstein，使用Stratasys 3D打印机，制造了华丽的时装系列GnoMon，于2022年米兰设计周期间首次亮相。Goldstein毕业于伦敦皇家艺术学院，在耶路撒冷的贝撒勒艺术与设计学院主修时装和珠宝，并以优异的成绩毕业。她希望通过在工艺和新技术之间找到新的平衡点。因此，该设计师长期与3D打印设备制造Stratasys合作，开发了一种智能纺织面料。同时，这位创新的设计师在她最新的时尚系列中，融合了3D打印技术、计算处理和参数化设计工具，并创造了独特的定制服装和鞋子。她的新的GnoMon系列是Stratasys SSYS 2Y22展览的一部分，包括四套3D打印在表面纺织品上的服装。除Goldstein外，Stratasys公司还挑选了其他六位全球顶级设计师，通过在织物上进行多色、多材料3D打印的方法，为该展览创作不一样的华丽时装。

3D打印修复头骨

在国外最近的一个手术案例中，医生们采用3D打印技术成功帮助拯救了一个有着类似情况的新生儿。据悉，这个新生儿在出生后需要立即接受手术，以修复头骨中的枕骨缺陷，因为它没有正常发育。为解决这一挑战，波兰深科技公司Sygnis SA（该公司近期收购了Zmorph）使用增材制造技术创建了一个3D打印模型，这对新生婴儿的神经手术的成功至关重要。除了被应用到假肢和矫形器制造上，3D打印在医疗领域的另一主要应用方式是进行外科手术前的培训和准备。医生可以通过打印出需要手术治疗区域的精确复制品，在本文案例中，患者颅骨模型是由患者的扫描制成的。医生们选择3D打印技术的原因是它能以高效的制造速度创建这个1:1比例的3D打印头骨模型。由于该缺陷在怀孕期间没有被诊断出来，要在最短的时间内完成手术，时间是至关重要的。事实上，根据Sygnis的案例研究，他们只有96个小时的时间来制作模型、交付并让医生进行手术前测试。值得庆幸的是，使用SLA打印的头骨只用了8小时就完成了，而使用SLS制作的头骨则在24小时内完成。

3D打印医疗眼罩

每年有超过600万人接受眼科手术，在愈合过程中需要眼罩来保护，这种传统的护理不能适用于每一个人，因此，已经有科学团队在开发更易于临床使用的3D打印眼罩。来自美国摩根敦Intermed实验室的一个团队，于2021年7月，了解到市场上的传统护眼罩不是很舒服，同时也不容易使用，于是采用先进的3D打印技术来解决这个问题，目前已进入临床测试阶段。目前，一旦测试通过后，他们有了自己想要的设计方案，再由3D打印进行设计迭代。

3D打印不锈钢剃须刀

英国一家名为Mutiny Saving的专门研究可重复使用剃须刀的威尔士初创公司，推出了第一款完全 3D 打印的不锈钢可重复使用剃须刀“R1”。不锈钢 R1 是英国唯一一款完全由3D打印制造的剃须刀，具有 100% 透明度和0%废物污染。它是由可持续材料、碳中性材料制成的，没有制造污染。Mutiny 致力于推动打破壁垒、挑战极限并创造出最酷的剃须刀，并成为地球上最环保的剃须刀公司。使这款剃须刀产品脱颖而出的另一个原因在于它是使用金属丝挤出技术进行 3D 打印的。这些技术能够显着降低几何形状不太复杂的 3D 打印金属部件的成本，例如许多消费品所需的部件，这是第一个使用挤出增材工艺制造的商用消费品。

3D打印骑行头盔

德国一家创新工作室nFrontier采用3D打印技术，首发了一款革命性的新自行车原型头盔PYLO，该公司宣称，它是“世界上最智能的自行车头盔。”头盔外壳的3D打印尼龙结构经过优化，可以比传统的大众市场聚苯乙烯头盔，吸收更多的深层冲击。总的来说，PYLO集成了许多行业首创的功能，包括关键的汽车安全和驾驶辅助技术，以及一系列的智能安全高科技，如激光雷达雷达传感器、3D沉浸式声音、LED灯光指示器、面盾安全气囊、智能360°环绕安全系统和多功能3D针织镶嵌物。在自行车头盔设计中，首次将3D针织内衬用于与头盔外壳中间的一个内衬层，是不仅使得头盔不仅坚固，而且与使用者保持了最佳的贴合度，并最大限度了提供了佩戴舒适度。在全球受疫情的影响下，由于对公共交通的焦虑，自行车的普及速度急剧加快，它可以作为通勤的有效替代方案。越来越多的产品，包括易于操作的中等价位自行车和混合型、先进的（电子）自行车，加速了这种趋势。

3D打印矫形鞋垫

3D打印矫形鞋垫通过三维扫描、3D打印技术，结合了人体运动的形式和运动学的原理的计算机设计，通过对前足、中足及后足生物力学改变，使足底压力获得重新分布，下肢力线得到矫正，足弓高度得到恢复，以达到预防、治疗的目的。目前针对扁平足的治疗方法主要有运动治疗、手术治疗及矫形鞋垫治疗。对于中、轻度扁平足患者来说，体育锻炼是积极的治疗方法。矫形鞋垫是目前临床上治疗扁平足最常用的方法，93％的柔韧性扁平足患儿可通过非手术治疗足弓得到了正常的发育。

3D打印脱脂大豆粉

最近发表在《食品工程杂志》上的一篇论文展示了在3D食品打印机 (3DFP) 中使用脱脂大豆粉 (DSF) 打印具有所需质量和形状的食品的可行性。研究人员研究了脱脂大豆粉在3D食品打印机的适用性，以及研磨方法对3D打印食品的可打印性和质量的影响。3D打印食物主要有以下几个步骤：使用3D计算机辅助设计 (CAD) 预先设计食物形状，然后使用切片器软件将其转换为几何代码 (G-code)，以控制喷嘴运动、分配速度和行进速度，最后加载到打印机中。脱脂大豆含有 25-30% 的碳水化合物和 50% 的蛋白质，是高膳食纤维和其他营养物质的极好来源，但它们作为食品成分的用途仍然有限。DSF 被认为适合作为 3DFP 的原材料，因为它价格低廉且具有很高的营养价值。然而，直到现在还没有进行调查在 3DFP 中使用 DSF 的可行性的研究。

3D打印卫星传感器

来自麻省理工学院（MIT）的研究人员已经成功地3D打印出第一个完全数字化制造的等离子体传感器，可应用到太空卫星上。他们使用立体光聚合法来制造这些等离子体传感器，它们也被称为延缓电位分析器（RPA），使制造商能够以比以往更快和更便宜的方式生产它们。科学家们希望借助它确定大气的化学成分和离子能量分布，进而达到预测天气或监测气候变化的目的。新的3D打印传感器将能够帮助科学家预测天气，更好地研究气候变化，或以许多其他方式进行研究。尽管他期待着进一步开发和研究这些传感器，但Luis对他和团队的工作完全满意，并总结说"增材制造可以为未来的空间设备带来巨大变化。有些人认为，当你用3D打印制造某些东西时，你必须接受较低的性能。但我们已经表明，情况并非总是如此。

3D打印美军营房

来自美国德克萨斯州的建筑公司ICON公布了一个极富创意的3D打印训练营房，据称它是北美最大的3D打印结构。这座3D打印建筑是与德克萨斯州军事部门（TMD）合作设计的，安装在德克萨斯州巴斯特罗普的斯威夫特营地训练中心，在训练执行任务时可容纳多达72名美军，成为世界上第一个专为士兵训练而设计的3D打印营房。这个建筑项目是美国空军内部孵化器AFWERX的SBIR战略基金协商后增加的结果，他们目的是寻求利用建筑级的3D打印技术创造未来的营房。ICON公司的联合创始人EvanLoomis说：ICON团队很荣幸能与TMD、AFWERX和国防创新部门一起工作，创造了这些可弹性制造、节能的3D打印营房，士兵们现在可以在训练期间称之为家。ICON继续我们的使命性工作，为社会住房、救灾住房、市场价格住房提供适当的、有弹性的住所，现在又为那些为我们国家服务的人提供住所。我们正在将这项技术推广到德克萨斯州、美国，并最终推广到全世界，这是新的住宅建设模式真正革新的开始。