．2016 年 3D 列印行業十大突破

3D Printing: The Business Opportunities

來源： OFweek 3D打印網

3D列印可以稱為數為製造或增材製造，是快速成型技術的一種。隨著3D列印行業的快速發展，全球研究人員針對3D列印的各類研究，也持續進行著，並取得了諸多進展。接下來，小編將帶大家一起回顧2016年裡，3D列印技術研究的十大突破。

1、金屬3D列印基礎研究獲重大突破

日前，來自美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究團隊宣佈，他們正在研究一項困擾著，常見金屬3D列印技術的重大問題。據悉，他們的發現將發表在8月份的《Acta Materialia》，並有可能加快3D列印技術的應用。

據瞭解，基於PBF的3D列印技術，在市場上有幾種形式，比如EOS的直接金屬雷射燒結（DMLS）、Arcam的電子束熔融（EBM）、SLM Solutions的多光束選擇性雷射熔融（SLM）等。像Stratasys在其德州Austin的合同製造工廠裡，就有很多台DMLS機器。

據實驗顯示，當雷射熔融這些粉末時，即使金屬熔池的溫度冷卻下來，其產生的氣流超出熔池的部分，也會給它帶來金屬顆粒。

而冷卻的熔池意味著，這些顆粒不會完全熔化。這一現象也是首次在科研文獻中被公開，據信這就是金屬3D列印組件表面粗糙度，和孔隙產生的原因。

科學家們稱，這項研究非常重要，因為對於構建空間內，不斷變化的環境條件的瞭解，可以讓系統獲得對金屬3D列印對象，更精確的控制，從而可以實現耐用組件的可重覆列印。

2、新複合材料可3D列印「超彈性骨頭」

近日一篇刊登在《ScienceTranslationalMedicine》上的研究論文顯示，一種被稱為「超彈性骨頭」的新複合材料，將為重建手術帶來一個新的突破。

這種「超彈性骨頭」主要利用一種叫做羥基磷灰石的天然礦物生成，可以被植入到皮下，作為骨頭生長的支架，或是取代失去的骨頭。

研究人員通過多次實驗證明， 3D列印出來的骨支架上，細胞不僅非常容易生長－－數周後就填滿了目標區域，而且還能自行終止骨骼礦物質的生長。同時，研究人員還在實際外科手術中，成功測試了這種新材料。

然而不管上面這些實驗多麼成功，它們在數量上還是太過局限，最終該材料還是要經過人體實驗，才算真正的成功。對此，研究論文作者之一Ramille Shah表示，希望能在5年內對人體進行測試。

3、哈佛大學3D列印厚實血管組織問世

日前，哈佛大學John A． Paulson工程，與應用科學學院（SEAS），與哈佛Wyss生物工程研究所，組成的一個科學家團隊，已經發明瞭一種方法，可以用人類乾細胞、細胞外基質，和內襯血管內皮細胞的循環通道，3D列印出厚實的血管化組織構造。

最終形成的包含在深層組織內的血管網路，能夠使液體、營養物質和細胞生長因子，均勻地灌注於整個組織。這項重大突破已經於2016年3月7日，發表在了《 Proceedings of the National Academy of Sciences》雜誌上。

該方法將血管管路，與活細胞和細胞外基質結合起來，使該結構能夠像活體組織，那樣發揮作用。在研究中，Lewis及其研究團隊證明，他們3D生物列印的組織，可以維持像活組織結構那樣的功能，超過六個星期！

值得一提的是，擁有這種在組織內的預製血管，能有效增強組織深層的細胞功能，並通過灌注營養物質，和生長因子等物質，全面調節這些細胞的功能。

4、Optomec突破性技術可3D列印微米級智能結構

2016年8月16日，全球領先的3D列印電子，及金屬3D列印系統供應商Optomec公司宣佈，其氣溶膠噴射技術（Aerosol Jet Technology）已經可以實現在微米尺度上，帶嵌入電子元件的3D聚合物，和複合結構的列印。

這一突破將為電子和生物醫藥行業，開發成本更低、尺寸更小的下一代產品帶來巨大的應用前景。

據稱，這種直接的數為方法優化了製造技術，減少了生產步驟和材料用量，因此氣溶膠噴射3D微結構列印技術，也是一種經濟的、綠色技術。

且氣溶膠噴射3D微結構列印技術，具有超高的分辨率，可以實現最低10微米的側面特徵尺寸，其橫向和垂向構建分辨率，分別在1微米到100奈米之間，而且可以實現超過100：1的長寬比。

此外，這種3D微結構也可以在現有組件和產品（比如半導體晶片、醫療設備或工業零組件）上列印。

5、新型3D列印技術突破現有金屬零組件製造瓶頸

雷射製造技術，已成為新一代高端製造技術之一。近期，對岸中國浙江工業大學機械工程學院姚建華教授，率研究團隊提出了「基於超音速雷射沈積的金屬增材製造技術基礎研究」，將目光瞄準了「超音速冷噴塗＋雷射技術」，這種新型的3D列印技術，有效突破現有金屬零組件製造瓶頸。

據姚建華介紹，目前課題組是國際上首個提出，將超音速冷噴塗沈積，與雷射技術相結合，實現金屬3D列印的觀點。

在前期基礎研究基礎上，協同創新中心將聯合劍橋大學合作等國際頂級團隊，通過對超音速動量場，與高能雷射光束溫度場等，多能量場耦合關係、沈積層顆粒和沈積層之間的固態結合機理，以及增材製造形成過程中，缺陷及應力的產生機制等，科學問題的研究，獲得實現增材製造必須的技術，及品質控制方法，打破現有金屬零組件增材製造技術瓶頸，最終利用該技術，實現高端裝備關鍵零組件的高效率、高品質、低成本智慧化增材製造提供關鍵技術支撐。

6、奈米3D列印材料獲批量生產力

奈米顆粒是一種十分神奇的人工物質，其價格非常昂貴，且產量十分有限。為此，由Noah Malmstadt教授領導的科研團隊積極探索、攻堅克難，終於找到了一種包含3D列印技術在內的新方法，不但能大大降低奈米顆粒的製造成本，而且有望實現大量生產。

據瞭解，這種微型3D列印導管，是使用光固化（SLA）技術制做的，具有均勻的網路結構。同時，奈米顆粒還有一個優點，就是在使用燒結技術加工時，比現在的大尺寸粉末顆粒，需要的溫度更低，時間更短—這對於選擇性雷射燒結（SLS）3D列印機來說，無疑是天大的好消息。

因為用了這種奈米顆粒粉末，SLS設備的成本和能耗就能降低，同時製造時間也能縮短。所以此次USC的突破性研究，可謂意義十分重大。

7、德國最新3D列印技術實現個性化醫療

近期，德國Fraunhofer陶瓷技術，和IKTS系統研究所，研發了一項3D列印新技術，不僅可以列印骨科植入物、假牙、手術工具等醫療產品，還可以列印微反應器、內視鏡手術器械，這樣非常複雜、微小組件。

目前Fraunhofer研究所正在尋找合作夥伴，共同轉化這項新技術，所以3D列印設備和材料的真面目，尚未揭曉。

8、金屬3D列印可溶性支撐成為現實

日前，研究人員們剛剛完成了一個可溶性碳鋼結構的概念證明，這一結構是用來支撐3D列印不鏽鋼部件的。

據悉，這是第一種可溶性金屬支撐解決方案，在這個方案中，碳鋼可以通過一種基於硝酸，和氧氣泡的電化學刻蝕技術，去除掉——而且不會影響不鏽鋼。

這一顯著的突破，被發表在了一篇名為《3D直接金屬列印的可溶性金屬支撐（DissolvableMetalSupportsfor3DDirectMetalPrinting）》的論文裡，研究人員在論文中，展示了一個帶90度伸出結構的3D列印金屬對象。

作者們認為，這一突破將為重要的金屬3D列印創新鋪平道路。尤其是，他們認為該技術，將大大減少後處理需要的工作量，從而提高金屬3D技術創建非常複雜結構的能力。

據瞭解，使用特定的化學溶液，這同樣的原則，可以適用於更廣泛的金屬和甚至氧化物。

9、微觀生物3D列印領域獲新突破

近日，英國謝菲爾德大學（University of Sheffield）的科學家們，在開發可以在生物環境中，安全地使用的蠶絲微型火箭上，取得了重大突破。

通過使用創新的3D噴墨列印方法，該校的化學和生物工程研究人員，在製造微觀蠶絲游泳裝置方面，向前邁出了一大步。

據瞭解，這種蠶絲裝置可降解，而且對其所處的生物環境完全無害。這意味著，這些裝置將來可能在被用於，人體內部的一些應用當中，比如傳遞藥物和定位癌細胞等。且這一新技術使得研究人員可以使用安全、無毒的材料，即意味著該微型火箭，不會對任何活組織，或生物環境造成傷害或損害。

10、愛爾蘭科學家3D列印出複雜的大型軟骨植入物

近日，一支來自都柏林先進材料，與生物工程研究（AMBER）中心的團隊，開發出了一種新技術，該技術可以3D列印出複雜的大型軟骨植入物，這種植入物可以形成支架供骨骼再生。　

科學家們認為，這項研究會對那些患有嚴重的脊髓、頜骨或顱骨問題的病人產生深遠的影響，它的應用也將非常廣泛，從普通損傷到癌症、甚至包括先天缺陷等。該團隊希望能夠將該技術，用於下一代的髖關節和膝關節植入物。