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看3D打印在这四大领域都有哪些新突破

发布时间:2017-03-21 责任编辑:wenwei

【导读】现如今随着科技的发展,3D打印在各个领域扮演着越来越重要的角色,谁也不会想到3D打印技术是未来的一大发展趋势,很多年前的我们更是无法想象。而在刚刚过去的2016年中,通过使用3D打印技术的而生的制造品,再次刷新了我们的认知。在新年伊始之际,不如让我们来看看去年3D打印在航空航天、汽车、生物医药及建筑行业四大领域都出现了哪些新突破应用吧。
 
航空航天领域
 
俄罗斯发射首颗3D打印的立方体卫星
 
2016年的3月31日俄罗斯首个3D打印的立方体卫星(CubeSat)Tomsk-TPU-120,搭载一枚进步MS-2火箭进入国际空间站,并由空间站上的宇航员通过太空行走将其放置在一个400公里高的轨道上。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:这颗Tomsk-TPU-120卫星的外壳是使用经俄罗斯宇航局(ROSCOSMOS)批准的材料3D打印而成的。它的大部分部件都是塑料材料打印而成的。除此之外,其电池组的外壳也是用氧化锆陶瓷材料3D打印而成的,这也是世界首次。
 
世界首架3D打印铝制FPV竞速无人机
 
2016年3月澳洲一家名为Fusion Imaging的公司,在知名在线3D打印服务平台Shapeways的帮助下,使用铝质材料3D打印出了一家无人机,其飞行时速接近90英里(144公里)每小时。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:这架强大的无人机的动力输出主要依赖于Lumenier 2206电机。其3D打印的铝金属臂非常轻盈,不仅起到了保护电线和电池的作用,而且散热性能也非常好。众所周知,铝是一种在航空领域非常受欢迎的金属材料,它的重量像塑料那样轻,但是强度却高得多。
 
在这次3D打印制造的无人机中,使用了直接金属激光熔融(DMLS)工艺用激光逐层熔化铝质粉末而成。因此该无人机在机械指标上要高于一般的3D打印无人机。铝材在震动这方面表现得非常出色。从某种角度看,它比碳纤维更好。在快速运动过程中,它产生的螺旋桨涡流要少得多。
 
洲际导弹3D打印部件的飞行测试
 
军工巨头洛克希德·马丁公司,在2016年3月14日至16日,对其首个用在弹道导弹上面的3D打印部件进行了测试发射,这次测试发射总共使用了三枚未装战斗部的三叉戟II D5舰队弹道导弹,并从大西洋水下的战略核潜艇上发射升空。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:此次测试的3D打印部件是一个“连接器后壳”,这件仅有1英寸(2.5厘米)宽的连接器后壳在3D打印时,先由3D打印机在打印床上铺设一层薄薄的铝合金粉末,然后高温的激光或电子束在计算机的引导下融化指定区域的粉末,然后机器又铺上了另外一层粉末,这个过程不断重复,直至3D对象被打印完成为止。
在此之后,生产者所需要做的就是吹去多余的粉末,并进行平滑处理和抛光。该工艺主要可以减少材料浪费,且生产周期与常规方法相比被缩减了一半。
 
空客接收首批带3D打印燃油喷嘴的LEAP发动机成品
 
2016年4月2日,欧洲飞机制造商空中客车公司接收了第一批两台LEAP-1A发动机,这款发动机将用于空客下一代的A320neo客机。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:LEAP是第一款采用了3D打印燃料喷嘴的飞机发动机,该燃料喷嘴在3D打印使使用的材料是一种超级合金,除此之外,LEAP发动机上还使用了完全用碳复合材料制成的风扇叶片,以及使用又轻又耐高温的陶瓷基复合材料(CMC)制成的零部件等。这些新技术使得LEAP的燃油效率比CFM之前最好的发动机还要高15%,并且减少了其碳排放量。
 
汽车领域
 
瑞典车商用3D打印技术制造世界最快汽车
 
瑞典跑车制造商Koenigsegg(科尼塞克)推出了一款名为One:1的超级汽车。One:1将是“世界上第一辆巨汽车(megacar)”。它还是全球第一款功率重量比达到1:1的量产车——它的重量为1340公斤并产生1322bhp(1340公制马力),超过了当前的吉尼斯世界纪录:1184bhp的布加迪威龙Super Sport。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:One:1使用了3D打印的可变涡轮外壳,以提高响应和低端扭矩。该公司还3D打印了钛合金排气尾端件,节省了14盎司重量。另外的减量措施包括使用高模量纤维制成的碳纤维底盘,使其重量减轻了20%。
 
由于钛合金排气尾端件比较大,使用3D打印技术花了整整三天才完成。对于量产车而言,这样的生产效率是非常低了,但它不仅减轻了重量,而且只需生产6件这么复杂的零件。3D打印实现了设计师们想要的形状,而且让工作流程变得可控。
 
Local Motors推出世界首辆3D打印电动公交车
 
2016年6月16日,来自美国亚利桑那州的3D打印汽车公司Local Motors推出了一辆3D打印的自动驾驶电动公交车Olli,而且这辆车的一部分是可回收的。这是的一辆使用了IBM Watson的针对汽车的集中认知学习平台的汽车。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:Olli的3D打印汽车外壳下面安装的是世界上最先进的汽车技术,包括IBM的Watson Internet of Things for Automotive,这是一个基于云计算的计算系统,可以通过置入车内的超过30个传感器分析并学习收集到的大量交通数据。
 
得益于Local Motors的开放式汽车开发流程,这些传感器可以根据乘客的需要和当地的特点进行 调整。此外,这个系统还提供了专门的API(语音到文本、自然语言分类器、实体抽取和文本到语音等)用于为这辆班车创建很多有用的特性。
 
奥迪计划3D打印部件用在成品汽车上
 
全球著名汽车制造商奥迪公司一贯标榜自己的先进科技,该公司的口号是“科技领导创新(Vorsprung durch Technik)”。显然他们在3D打印技术的应用上也不落人后,奥迪公司使用金属3D打印技术制造复杂金属部件,并将其安装在成品汽车上。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:奥迪公司使用金属3D打印工艺是那些具有复杂几何形状的零部件的理想选择,像这样的部件如果使用传统制造手段,比如铸造,往往费时而且昂贵。而且这种3D打印部件使用的是非常精细的钢铁或者铝质金属粉末,其颗粒尺寸不到人类发丝的一半,因此其致密度也要比铸造出来的部件大。
 
Kabuku携手本田打造出日本首辆3D打印汽车
 
2016年10月,日本3D打印公司Kabuku和著名车商本田公司合作,为该国糖果公司丰岛屋(Toshimaya)3D打印了一辆很小的运输车。据悉这也是日本第一辆全3D打印的汽车。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:依靠其大规模定制解决方案和快速3D设计平台,仅仅用了两个就打造出了这款车,与传统制造的微型车相比,不仅更快、成本更低,而且非常适合用于快递业务。
 
EOS携手威廉姆斯车队将3D打印带入F1赛场
 
工业级3D打印机生产商EOS与一级方程式(F1)赛车领域中大名鼎鼎的威廉姆斯(Williams)车队合作,此次合作将使EOS 和威廉姆斯车队向F1世界充分展示3D打印技术的力量,同时也有助于3D打印技术在汽车、军工、航空航天和能源部门的转化。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:3D打印机已经融入威廉姆斯的标准生产过程中。其工程公司主要使用两种EOS高分子材料,主要用于创建可用于功能测试的稳定部件,比如发动机辅助设备、完整的齿轮箱部件的实物模型、到用于层压制造的钻模和夹具等;而另一方面则用于生产F1赛车上的零部件,只不过为了提升强度,还需要结合复合材料层合板。
 
生物医药
 
英国科学家开发出能替代软骨的可3D打印生物玻璃
 
来自伦敦帝国学院(Imperial College London)和Milano-Bicocca大学的研究人员们已经开发出一种生物玻璃材料可以模拟真正软骨组织的减震和承重性。它可以通过特定的配方来表现出不同的特性。科学家们希望能够用它来开发植入物以取代椎骨之间受损的软骨盘。
 
突破之处:生物玻璃是由硅和一种叫做聚己内酯的聚合物组成的。它能够表现出类似软骨的属性,包括柔软、强韧、耐久而具弹性。它可以通过一种可生物降解的墨水形式生成,使得研究人员可以将其3D打印成某种特定的结构以促进软骨细胞在关节内的形成和生长——类似于它们在试管中所表现出的那样。另外,当受到损伤时,它还显示出自愈的特性,这一特性使其很适合用作可靠的植入物,而且当它以墨水的形式存在时更容易3D打印。
 
可被人体吸收的3D打印聚合物颅骨植入物
 
来自莫斯科国立科技大学(National University of Science and Technology,MISIS)的研究人员推出了一种新的3D打印骨植入物。该植入物是专门针对颅骨损伤而研发的,可慢慢地被人体吸收并被天然骨组织取代。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:在颅骨手术领域,这是一个重大的进步。最重要的是,由于一种巧妙的形状记忆收缩和增长工艺,植入物能与患者的颅骨实现完美的吻合。在根据特定的患者参数进行3D打印后,植入物收缩至其原始尺寸的一半左右。手术期间,它被加热并再次获得其原始形状和尺寸,这样就确保了植入物能完全贴合患者的颅骨或下颌。
 
华裔科学家开发3D打印聚合物支架治疗食道癌
 
所有形式的癌症都是可怕的,但是食管癌尤其是患者的噩梦,它会让患者非常痛苦,是全世界第八常见的癌症,而且是最难治疗的癌症之一。佛罗里达大西洋大学(FAU,Florida Atlantic University)康云清博士正在开发一种可生物降解的3D打印聚合物支架。该3D打印支架将作为食管癌的治疗药物传递系统,并可减少并发症的发生。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:在食道癌的治疗中,通过手术植入金属网状支架是一个比较常见的治疗方式,但是这可能会导致让人痛苦的并发症,比如出血、胸痛、穿孔和肿瘤生长等。然而3D打印支架是用可生物降解聚合物制成的,它们会在通过手术放入病人你的食道中后逐步溶解、消失。治疗完成后,也不需要外科医生再通过手术移除支架,会使患者在治疗过程中更加舒服。
 
科学家制造出可打印器官组织的3D打印机
 
2016年2月,来自美国北卡罗莱纳州维克森林大学(Wake Forest University)再生医学研究所的科学家们称,他们已经创建了一台可以制造器官、组织和骨骼的3D打印机,理论上,这些打印出来的器官、组织和骨骼能够直接植入人体。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:维克森林大学的开发的这台3D打印机的结构使得它能够打印出可以容纳血管的组织,这意味着它们可以获得细胞生存所需要的氧气和营养。这款集成的组织器官打印机的发展方向是为人体的应用制造组织,以及打造出更加复杂的组织和器官,3D打印出来的产品没有坏死或组织中细胞死亡的迹象。
 
突破性的3D打印干细胞移植手术在猴子体内完成
 
目前,3D打印可移植人体器官已成为现实。不过一些3D打印的可移植器官还需要进行一些必要的评估和测试。我国的科学家在干细胞生物技术已经取得了重大突破,他们见证了植入30只猴子中的3D打印干细胞移植物的血管组织再生。
  
突破之处:手术后2天,3D生物打印的血管开始与恒河猴自己的腹主动脉合并,并且这个合并过程在短短一个月内就完成了。在密切监测猴子的健康的几个月后,3D打印的血管与猴子自己的腹主动脉无异。此外,手术后就不需要除抗凝剂之外的治疗了。这项在突破在3D生物打印领域是一个大新闻,是人造人体器官组织的里程碑。
 
建筑行业
 
世界首座全功能的3D打印办公楼在迪拜落成
 
2016年5月迪拜第一个全功能的3D打印建筑,同时也是世界上首个3D打印办公室的落成。这座建在阿联酋大厦(Emirates Towers)旁的独特建筑将成为迪拜未来基金会的临时办公室。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:这座世界上首个3D打印的办公室空间占地250平方米,由一种特殊的水泥混合物和一套建筑材料建成,为了安全起见,建筑的外观被设计为弧状,这样可以确保建筑的稳定性。施工方使用了一台20英尺高、120英尺深和40英尺宽的3D打印机。该打印机使用自动化的机械臂来实现打印过程。值得一提的是这座建筑只用了17天的时间就打印完成。
 
荷兰混凝土3D打印技术公司推出可3D打印建筑的砂浆
 
荷兰混凝土3D打印技术公司CyBe Additive Industries宣布,该公司的可3D打印砂浆已经研发完成,目标是将这种技术引入欧洲所有的建筑工地。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:特制的砂浆“线材”可以在几分钟内形成具有承载力的结构,从而有望大大加快构建速度,并在24小时内完成水泥的水化过程。与此同时他们特制的砂浆在制造过程中产生的二氧化碳比普通混凝土更少。
 
拉法基豪瑞联合XtreeE打造出欧洲首个3D打印建筑承重件
 
建筑巨头拉法基豪瑞(LafargeHolcim)公司与来自法国的初创公司XtreeE携手,成功打造出了欧洲第一个3D打印混凝土承重结构件。并将其用于支撑普罗旺斯地区艾克斯中学操场上的一个屋顶。该承重柱(空心并填充了一种高性能纤维增强水泥基复合材料Ductal,由Fehr Architectural组装)也是欧洲的首个3D打印的混凝土结构件。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:3D打印技术是一种能够以高速度和合理的成本实现复杂建筑结构的工具。此技术将推广到三个特定的细分市场:高附加值建筑结构、个性化经济住宅、预制建筑构件的制造。
 
伊朗用3D扫描和打印技术修复历史古迹
 
在当今的世界里,将先进的扫描方法和3D打印技术用于古迹和名胜的恢复以及复制已经受到了各地很多博物馆和文化中心的关注。伊朗便使用3D打印和扫描技术在规划修复该国的一些最具历史意义的古迹,并创建出精确的复制品。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:恢复和保存最古老的雕像、古迹和建筑对于伊朗来说并不是新鲜事务,该国的文化遗产和旅游组织长期以来一直就将其作为自己的主要优先事务。而现在,得益于3D扫描和打印技术这样的先进技术的应用,无疑会加强对文物的保护力度。
 
知名建筑师事务所DUS 3D打印8平米城市小屋
 
荷兰建筑师事务所DUS Architects 在阿姆斯特丹的一个废弃工业区内3D打印了一座独特的小屋以及一个浴缸,该3D打印小屋结构紧凑且易于打印,体积为25立方米。它的墙壁十分特别,有一个不同寻常的带有内部蜂窝结构的几何墙结构。 DUS想借此表达我们如何可以为那些突遭灾害以及那些真正需要一个暂时容身之地的人创造出一个临时住房。
 
看3D打印在这四大领域都有哪些新突破
 
突破之处:3D打印技术特别适用于为灾区建造小型临时住所。使用完后,建造小屋的生物材料可以被彻底粉碎,然后能被用来再次打印新设计。小屋和浴缸都是用生物塑料打印的,非常易于循环再利用。这些生物塑料既可以转变成新的3D打印线材,也可以被简单地就地销毁。因此,当灾害发生在偏远地区时,这是一个宝贵的潜在解决方案。
 
写在最后:随着科技的发展以及人们生活质量的提高,更优越的产物逐渐面试,其中3D打印的产物便是其中之一。近年来3D打印技术以突飞猛进的发展方式,越加成熟,其实不仅在生物医疗、汽车、航空航天以及建筑行业有所突破,现如今3D打印技术更多的是面向于全方面发展,我想在未来的几年时间内,在食品、制造业等更多的行业内,会看到更多3D打印技术的成果,不难想象,在未来我们生活的世界内,我们所使用的、食用的、乘坐的等等事物,都会有3D打印技术的影子。
 
 
 
 
 
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