3D打印一周趣闻

3D打印零净能源住宅

美国加州的建筑3D打印初创公司Mighty Buildings宣布交付了首个 3D 打印零净能源住宅。这套由3D 打印预制板组装而成的住宅包含两间卧室、两间浴室，是南加州3D打印社区中的第一幢房子，这个社区规划了至少 40 个住宅单元。这套3D打印的零净能源住宅能够产生与消耗一样多的能源。Mighty Buildings 是零净能源 3D 打印房屋的整个社区中的第一个，建筑可以产生至少与其使用量相同（如果不是更多）的能量。建筑本身是使用Mighty Kit System建造的，该系统本质上是一套预制的、绝缘的、钢框架加固的复合石板，可以由几个工作人员组装成一个完整的建筑。

3D打印气凝胶砖

阿克伦大学的研究人员创造了一种新的工艺，将3D打印与气凝胶制作有机结合起来。他们基于3D打印技术，采用SLA技术制作类似于乐高积木的小砖块，使用FDM工艺制作成形模，再向模具与砖块里面注入气凝胶，后续再经过脱模、固化等后处理，最后实现了气凝胶砖块的模块化生产，制作过程如图1所示。在制作出来的砖块中，3D打印固体聚合物结构作为承重元件，气凝胶部分提供隔热性能。经过弯曲测试、应力-应变测试、孔隙度和孔隙体积测量、表面积测量、微观形貌观测、热重分析、热导率和热成像的测量一系列的实验与对比，阿克伦大学的研究人员证明了模块化制造聚酰亚胺气凝胶砖的可行性，无论是性能还是可操作性都是较好的。通过3D打印获得的模块化气凝胶砖，可以用于建造各种定制的隔热结构形式，且不影响其机械强度，其中气凝胶部分有助于隔热，SLA砖有助于增强机械强度。

3D打印加速度计

某团队使用双光子聚合（TPP，用于制造具有亚微米特征尺寸的3D微结构）结合金属蒸发工艺，以形成应变计传感器，展示了一种3D打印的功能性MEMS加速度计。它表征了加速度计随时间变化的响应度、共振频率和稳定性，经过测试，已确认该技术的可行性。结果表明，3D 打印方法可以有效地制造，各种定制设计的MEMS设备。双光子聚合过程，产生了小至几百纳米，但无法感知的高分辨率物体。为了形成转换元件，研究人员使用了一种类似于模板的遮蔽技术。在3D打印结构上，研究人员制造了具有T形横截面的特征，它的功能就像一把雨伞。当他们从3D打印结构上方的某个点沉积金属时，受这种“保护伞”保护的T形特征的侧面并没有被涂敷金属。因此，T顶部的金属与结构的其余部分形成了电隔离。

3D打印微型光谱仪

科研团队报道了对角度不敏感的3D打印微型光谱仪，并且可以进行平行排列以实现快速的拍照和低姿态，高度可定制的高光谱相机的应用。光谱测量仪的小型化为医疗科学和消费类电子的新型的测量打开了一个新的渠道。来自德国斯图加特大学的科学家及其合作者，发展了一个３D打印的微型化的光谱仪，其体积尺寸为 100 × 100 × 300 m，在可见光的范围内，其分辨率可以达到最高10 nm。该光谱仪可以直接在相机的传感器上进行制造，并且可以进行平行排列以实现快速的拍照和低姿态，高度可定制的高光谱相机的应用.对于3D 打印的微型镜片，光学设计的复杂性是革新的重点。

3D打印房地产沙盘

一家拥有25年商业经验的高端商业房地产模型制造商LGM，与3D打印和CNC按需定制零件服务商Quickparts合作。将3D打印与建筑、工程和开发领域相结合，为客户提供更为先进的可视化建模，皆在让它们能够高效地设计、建造和营销房地产产品。LGM非常擅长在REVIT等软件上，制作建筑CAD文件，这些文件都可用于3D打印，自2000年以来，一直在内部进行3D打印工作。它最吸引人的核心技术能力，能够快速制造高精度大型打印件、和拥有光滑表面细节的表面处理能力，达到客户所期望的外观。

3D打印仿珍珠

研究人员从某些软体动物的珍珠母结构中找到了有效复合的灵感。天然的珍珠母具有“砖砂浆”结构，其中整齐排列的碳酸钙纳米片是“砖块”，“砖块”之间填充的丝素蛋白是“砂浆”。尽管已有若干研究使用整齐排列的氮化硼纳米片作为仿珍珠母BM结构中的“砖块”，但在冰模板化和层层自组装情况下，其仅适用于制造薄膜和块状物体；在基于电/磁场/挤出式3D打印应用中，填料的负载率低，黏度差。为了克服这些缺点，研究人员研发了螺旋叶片铸造辅助3D打印工艺，以生产具有复杂形状的仿珍珠母结构。此工艺能够以较高的BNs负载率打印出机械性能、热性能和阻燃性能俱佳的结构。将真珠质模型切片生成投影图像模式进行3D打印，通过旋转铸片过程中的剪切力对bn进行对齐，选择性曝光(紫色部分)将固化复合材料；3D打印真珠质的SEM图像，显示了bn的精确对准控制；天然珍珠层与3D打印珍珠层荷载-位移曲线比较；3D打印真珠质断裂后的裂纹分支；SEM图像中的裂纹挠度及COMSOL Multiphysics模拟。

3D打印驱蚊戒指

据印度《一周》周刊网站10月12日报道，科学家研发出一种新型3D打印可穿戴指环，可以长时间驱除蚊子和其他昆虫。报道说，这种活性成分先是被“封装”起来，然后做成想要的诸如指环之类的形状，戴上以后，会逐渐释放出能够驱除昆虫的药剂。含有IR3535的驱蚊喷雾对皮肤的刺激很小，在世界各地已经使用了很多年。它通常用在驱蚊喷雾或驱蚊液中，能够持续数小时提供保护。不过，研究人员正想办法延长这种药剂释放的时间，比如将它封装在可穿戴指环或手环中。研究人员利用特殊的3D打印技术，以可控方式将驱虫剂嵌入一种可生物降解的聚合物中，并将它做成各种形状。

3D打印空气加湿器

国外设计师已经尝试通过3D 打印制作更环保的非电力驱动的空气加湿器，实验所使用的材料也是回收的工业废料。这个概念被称为3D打印粘土加湿器，可以使用回收的陶瓷粉末通过 3D 打印来创建。这种非电动加湿器由两个主要部分组成，上部是水被吸收然后蒸发的部分，下部是倒水和储存水的地方，外面是釉面的。该结构的创建方式无需将其分开，并且可以单件打印。用于 3D 打印粘土的主要成分是回收陶瓷粉末，比例为 1:3。它不仅能够塑造加湿器的曲线形状，而且还可以提高吸水率，这对于这个设备来说是一个重要的事情。此外，在加湿器的生命周期结束后，还可以将其用作回收熟料来制作其他 3D 粘土打印产品。

3D打印植物细胞

来自北卡罗来纳州立大学的研究者们，提出了一种利用 3D 打印机“生物打印”这些细胞来研究不同类型植物细胞之间细胞通讯的可重复方法。通过此方法人们能够了解植物细胞如何相互交流，以及与环境如何交流 ，并最终能够创造更适合作物的生长环境。他们的研究已经发表在《Science Advances》上。在这项研究中，研究人员建立了一个3D生物打印植物细胞的框架，以研究细胞活力、细胞分裂和细胞特性，为生物打印的拟南芥和大豆细胞建立了长期的细胞生存能力。为了分析生成的大型图像数据集，研究人员还开发了一个高通量的图像分析方式。结果表明生物打印细胞的细胞周期的时间与核心细胞周期基因和再生相关基因的诱导相吻合。最后，生物打印的拟南芥根部细胞表达内胚层标记的特性保持了较长的时间。研究人员指出，此处建立的框架为使用3D生物打印技术研究细胞重编程和细胞周期重新进入组织再生奠定了基础。

3D打印涡轮排气模块

制造公司吉凯恩（GKN）航空航天公司已经生产并向德国发动机公司MTU交付了一个3D打印涡轮排气模块。作为仍在开发中的小型发动机版本，这款新部件比现有的同类产品轻五分之一，总体上更有效率，同时在150°C下运行，这一切都归功于3D打印技术。涡轮机排气模块的关键是涡轮机排气箱（TEC），它处理来自低压涡轮机的发动机排气，对其进行冷却和传输。TEC必须尽可能有效地输送这些高温气体，因此需要高强度和耐高温的材料，以及优化的结构设计。为了实现这一目标，GKN转向了金属增材制造，对TEC的大部分进行3D打印，以减轻重量并优化其叶片设计。