3D打印一周趣闻

3D打印火星探测器

美国宇航局（NASA）的 毅力号火星车，于2021年2月18日降落在火星表面，并且传回了第一张火星照片。火星车上安装了11个用3D打印技术制作的金属部件，这些部件经历了重重考验，最终到达火星，并将在后续的火星探索过程中继续发挥作用。3D打印技术可以让工程师们制造出独特的设计和性能，比如让硬件更轻、更强，或者对热或冷的反应更灵敏。“毅力号”火星车的前身“好奇号”，是第一个将3D打印部件带到火星的。它在2012年着陆时，探测器的火星样品分析（SAM）仪器内有一个3D打印的陶瓷部件。此后，NASA继续测试3D打印在航天器中的使用，以确保零件的可靠性。相关负责人表示，“毅力号”的3D打印部件如果不能按计划工作，也不会危及任务。

3D打印胰岛素植入物

莱斯大学的生物工程师们正在使用3D打印和智能生物材料为1型糖尿病患者创造一种产生胰岛素的植入物。这个为期三年的项目是Omid Veiseh和Jordan Miller实验室之间的合作项目，由全球领先的糖尿病研究资助者JDRF提供资助。Veiseh和Miller将使用由人类干细胞制成的胰岛素分泌β细胞来创造一种植入物，通过在特定时间回应正确数量的胰岛素来感知和调节血糖水平。生物工程助理教授Veiseh花了十多年时间开发生物材料，保护植入的细胞疗法不受免疫系统影响。生物工程系副教授Miller花了15年多的时间研究3D打印带有血管（或血管网络）的组织的技术。Miller表示：“我们必须让植入的细胞靠近血液，这样β细胞就能感知并快速响应血糖的变化。”他说，理想情况下，胰岛素生产细胞距离血管不超过100微米。

3D打印植入物合金

法国工业金属3D打印专家Z3DLAB宣布，目前正在与法国国家科学研究中心（CNRS）合作开发用于生物植入物的复杂浓缩合金，增强生物相容性。团队表示，在两年项目时间内，有信心确定替代现有材料的选项，并通过牙科植入物的原型设计来验证方法有效性。Z3DLAB位于巴黎蒙马尼公社，是一家先进材料设计公司，致力于调整现有合金兼容3D打印技术。通过将这种方法用于钛和氧化锆，公司已成功开发出五种具有独特强度、延展性和热性能的粉末，并销售给MBDA、CSIRO和Stryker等客户。除了钛纳米产品，公司还建立了医疗产品系列，推出骨科3D打印ZTi-Med和DNA Dental植入物系列，而COCOA-BIO的研发能够进一步扩展公司产品组合。在实践中，项目参与者打算首先通过热等静压优化材料的微观结构。在进行表征之前，团队会测试部件在负载情况下的机械行为，并利用表面功能化评估合金对特定应用的适用性。最终将材料设计为兼容SLM3D打印机，进行粉末床融合（PBF-LB）制造。项目后期，团队计划使用TiNbZr-X合金进行牙科3D打印。

3D打印电动车

随着内燃机的逐渐衰落以及国际上对清洁燃料和运输方式的需求，汽车行业越来越希望利用3D打印等先进技术来改善电动车的制造工艺和零部件。过去，3D打印已被用于制造电动车的优化电动马达，而汽车巨头福特等公司已宣布计划投资增材制造设施，以创造新的自动驾驶电动车。最近，电池技术专家Sakuu公司开发了一种新的工业级3D打印机，专门为大规模生产电动车电池进行了优化，而英国的Arash汽车公司则使用3D打印技术，为其电动车超跑生产终端部件。同时，在8月，粘合剂喷射3D打印机制造商ExOne与Maxxwell Motors合作，为该制造商的轴向通量电动机开发了一种独特的3D打印铜电子绕组设计，这些电动机用于电动汽车和工业设备。可以肯定的是，增材制造这种环保、可持续的制造模式将会是推动能源革命的最重要的因素之一。

废旧材料3D打印珠宝

近日米兰理工大学宣布，经过40个月的努力，由米兰理工参与的H2020 FENIX项目已经实现了它的目标。废旧手机等电子垃圾通过米兰理工大学的创新研究后获得新生，成为生态兼容产品的原材料，如用于3D打印的新金属丝、用于增材制造的环保金属粉末和可持续的3D打印珠宝。铜和锡被转换成金属粉末和适合 3D 打印的丝质材料，然后在巴塞罗那的 CIM 基金会进行测试。而贵金属则由I3DU和3DHUB用来制造生态兼容的珠宝。这些珠宝通过合作伙伴生产和销售，也可以通过3D扫描仪服务个性化，并给出对象或人脸的形状。

3D打印方向盘

宝马i循环概念车在2021 IAA慕尼黑国际车展上全球首发。新车100%的使用再利用材料，同时实现100%可回收。侧面车身采用了四门布局，异形玻璃下方点缀有几何元素，超大尺寸的空气动力学轮毂颇具设计与未来感。车尾造型相对简洁，上半部分由一块巨大的异形玻璃组成，顶部配备竖条状的高位刹车灯，下方搭配内部以两条横向LED灯带和多条小灯带组成的贯穿式尾灯，后保险杠具有石材质感。新车内部采用双排四座布局，座椅面料具有天鹅绒般的质感，后排犹如一个双人沙发。此外，新车还配备了利用木粉以3D打印方式制造的全新造型方向盘，仪表板中间位置由3D打印水晶体构成，整体造型颇为科幻。

3D打印关节植入体

全髋关节置换术作为一种有效的治疗骨关节炎的方法，每年成功实施超过100万例，对髋关节植入体的研究一直是热门的研究方向。3D打印作为一种先进的制造技术，凭借其可以成形任意形状的特点，能够应用于制造复杂的几何结构。因此通过3D打印工艺将髋关节结构的拓扑优化设计和制造相结合，实现植入体的性能改善，对THA技术的提升具有重大科学研究意义。通过3D打印技术实现了髋关节植入体优化结构的制造。该植入体已经应用于在临床手术，其性能已经通过骨吸收进行了数值评估，骨吸收是一种描述应力屏蔽导致骨丢失的优点数字。术后条件的结果表明，优化后的晶格种植体的骨丢失仅为完全固体钛种植体的41.9%，证明了该植入体结构的性能得到了明显的提升。同时，这一进展也印证了结构拓扑优化和3D打印的结合具有很大的应用前景。

3D打印咖啡馆

上海新开了一家别具风格的咖啡馆，名字为ZOONIMO 万物一梦，这件咖啡馆最大的特点之一就是墙体采用3D打印的技术制造。这是国内为数不多投入使用的3D打印建筑。推开小小玻璃门，就仿佛进入了一个小小的洞穴，还是戈壁滩上的那种。店面不大，30平方米左右，沙土黄的基色，搭配橘黄色的灯光，给人一种落日余晖的感觉……相当适合小姐姐们前来拍照打卡！店内这种造型特别的墙壁，可都是模拟洞穴用3D打印技术打印之后拼装而成的。而店内的布置也很洞穴感，没有常规咖啡馆的沙发或座椅，只有曲线型的三层小阶梯。阶梯上三三两两摆放着圆形坐垫，来店内喝咖啡的客人可以随意席地而坐。店内还配置了几个可随意摆放的小矮几，可供安放手中的咖啡杯~。

3D打印魔方

用SLS 3D打印技术挑战打印一个高难度的魔方，这个魔方由27个不同的小块组成，其中包括：核心块1个、对接块6个（表面纹理特征）、边角块8个（镂空/晶格结构特征）、棱边块12个（装配一体打印结构/精细结构特征），这27块分别打印，然后组装在一起。这个魔方模型非常考验打印设备的整体打印精度和一致性，因为27块小块在打印后要实现组装，并顺畅旋转，就需要保证打印结果与设计预留间隙一致。除此之外，每种类型的小块都有不同的结构特点，考察不同方面的打印能力。其中，核心块要求打印后具备良好的机械强度、光滑且耐磨的表面，从而满足旋转顺畅和长期使用的要求；6个对接块对打印强度和表面效果有同样要求的同时，也要求体现出设备对小的凹凸纹理的打印能力。所有小块都可以顺利组装，并实现良好的旋转效果。