前景无限:五大最新尖端3D打印技术
2021-08-24 
本文摘要:最近,3D打印机界步入了一波又一波的新技术改革热潮。在全球各大3D打印机企业与研发机构的大大希望下,3D打印机产业又将超越陈规,步入新的发展轨道。 预计未来,随着这些技术的更进一步应用于,3D打印机将愈演愈烈更加极大的行业市场。 欧莱雅用于3D打印机的人造皮肤来测试化妆品 将此项技术投放商用是令其不少观察者吃惊的,不过这个新闻起码让动物保护者们又泊了一口气。这是一次化妆品公司和硅谷的合作。

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最近,3D打印机界步入了一波又一波的新技术改革热潮。在全球各大3D打印机企业与研发机构的大大希望下,3D打印机产业又将超越陈规,步入新的发展轨道。

预计未来,随着这些技术的更进一步应用于,3D打印机将愈演愈烈更加极大的行业市场。  欧莱雅用于3D打印机的人造皮肤来测试化妆品  将此项技术投放商用是令其不少观察者吃惊的,不过这个新闻起码让动物保护者们又泊了一口气。这是一次化妆品公司和硅谷的合作。

欧莱雅美国和生物3D打印机公司Organovo最近宣告,他们联合研发出有了十分相似现实人体的皮肤的组织,而欧莱雅要用它们来测试产品。Organovo的技术主要是再行创建特定的组织的设计架构,然后再行用生物墨水,只不过也就是细胞来打印机的组织,这项技术还容许的组织横向打印机并构成分层。  据Wired报导,在和Organovo合作之前,欧莱雅只不过早已有用于体外皮肤的组织的业务了,但它仍然自由选择尝试改版、更加有效地的技术,而且新技术还有有可能减少生物工程的成本。无论如何,欧莱雅的这项行径倒是不会夺得不少动物保护者的好感,据欧莱雅科技孵化器全球副总裁GuiveBalooch对《女装日报》回应:很久以前,我们就不必动物做到实验了,而是改用很多预测模型或是工程皮肤的组织来测试。

创新让我们需要测试更加多有所不同的分子以及剧毒成分的副作用,以确保安全性和疗效。  化妆品测试的问题一度在中国也较为脆弱,因为进口化妆品必须展开动物实验。不过欧莱雅称之为公司早已和中国权威的组织进行了合作,以尝试和转变监管框架,让中国在化妆品行业的标准并符合国际拒绝,需要找寻到替换动物测试的方法。

2014年开始,中国早已开始增加动物实验的倚赖,国内生产美容产品的公司可以自由选择有所不同的测试方法,但进口品牌仍然要经过动物实验。3D打印机技术也为欧莱雅拓展了更好可能性空间,它可以根据人们的市场需求自定义色彩、形状等有所不同产品,比如一个顾客就讨厌星巴克蓝,那它可以用建模皮肤想到这个绿色沾在眼皮上究竟好不好看。  欧莱雅指出,这项新技术如果需要让品牌的改版速度、创新能力和供应链都会获得提高,科技就是未来。不过据Wired称之为,也有人猜测欧莱雅集团否在挖出一个新的市场,可以在灼伤病人等医疗领域有所醉心。

  3D打印机图案化离子膜为膜技术  日前,美国宾夕法尼亚州立大学(PennState)的研究人员研发出有了一种新型3D打印机技术,该技术需要在世界上首次较慢原型和测试聚合物膜,并将其打印机成各种图案以提升性能。据理解,溶胶膜在许多类型的能源应用于中具有普遍的应用于,比如可用作燃料电池和某些电池,以及水净化、海水淡化、重金属除去和食品加工等。一般来说,目前的大多数溶胶膜都是一种薄薄的平板,有点类似于我们厨房里的保鲜膜。但是,最近的研究指出,通过在其2D的膜表面上创立出有3D结构,就可以经常出现有意思的流体力学特性,从而提升离子传输能力或者减低污染,这是在许多膜应用于中常常要面临的一个相当严重问题。

  目前,要制作这些具有3D图案结构的膜(也被称作异形膜),牵涉到到一种非常艰巨的工艺,即在一个硅胶模具上必要光刻出所须要的图案,然后铸铁以聚合物并等候其硬化。这个过程既耗时又便宜,而且不能分解一种图案形式。Hickner是这项研究的负责人,他的团队早已于2016年6月2日将该研究成果公开发表在了美国化学学会的杂志《ACSAppliedMaterialsandInterfaces》,论文题目为《阴离子互相交换膜微图案的3D打印机(3DPrintingofMicro-patternedAnionExchangeMembranes)》Hickner的团队称之为他们研发的这种自定义3D光刻打印机工业与当前少见的一种被称作光固化(SLA)的3D打印机工艺类似于。

该团队研发出有了一种可光固化的离子聚合物混合物,并将该混合物曝露在一台光投影仪之下硬化其基层,随后将设计好的图案感应并选择性地烧结在其表面上。据信,这种表面图案需要减少膜的电导率多达13个数量级(factor)。  这种膜在电池或者燃料电池中起着电阻的起到。

Hickner说道:如果能将其电阻减少1至3个数量级的话,你知道不会获得某种很简单的东西。该项研究的第一作者,材料科学与工程博士研究生JihoSeo补足道:虽然以前我们也曾研究过膜表面的图案,但是这次是我们第一次3D打印机出有了这些结构的样品,而且它也是第一个确实展现出出有电阻正在以某种定量的方式减少的模型。

我们只需一个非常简单的并联电阻模型就可以叙述这些图案在减少这些新型膜的电阻方面充分发挥的影响。这一方法带来了我们一个设计工具,可以老大我们不断创新,设计出有新的图案,以更进一步改良材料的内在化学特性。据报,未来该研究团队将之后优化他们3D打印机的离子膜的几何和化学特性,以及理解如何打印机新的材料,即在聚合物膜之外目前为止未曾被打印机过的材料。  超声波金属3D打印机技术  当大多数人想起3D打印机时,他们想起的是典型的增材过程,在这一过程中许多层材料被融合成希望的最后形状。

然而,增材生产并不总是极致做成最后产品。事实上,为了创立最后零件,大多数金属3D打印机工艺还必须额外的研磨或其他处置措施。  由于这个原因,有一些公司,如Mazak、DMGMORI和CincinnatiInc.,将增材和减材融合来构建预期的结果。

最近有一家公司研发了一种新型混合生产技术,被称作超声波增材生产(UAM)。通过利用声波而不是热能,Fabrisonic的UAM平台可被用作一些其他系统做到将近的应用于。在拒绝接受媒体专访时,Fabrisonic公司CEOMarkNorfolk说明说道,UAM机器实质上是一个内置了超声波焊技术的数控铣床。

薄薄的金属箔被一层一层摆放,继而用超声波焊在一起。然后用铣床切割成密集堆满的金属片,以创立出有最后零件。不像其他金属3D打印机工艺,在UAM中金属不是被高温熔融。

这就是UAM工艺的最重要优势。温度会多达200华氏度,Norfolk阐释道。

这使我们需要映射传感器,因为我们的零件不冷。我们只是暂停结构,小洞一个小地下通道,在里面放进一个传感器,然后之后在上面结构。

再者,它是在低温下工作,会损毁传感器。  Fabrisonic通过生产服务而不是买设备取得收益的80%,它找到一些客户拒绝将热电偶映射金属零件。将热电偶映射金属零件,或者相同在零件的外部,这两种情况都必须热传感器在热环境或化学反应环境下获取温度读数,并维护热电偶不不受潜在的危险性环境影响。

对于一个客户来说,这个创立热交换器的过程意味著混合化学物质,根据Norfolk的众说纷纭这是一个热涉及过程。他说明道:你把化学物质A、B和C放在一起展开化学反应,然后分解了化学物质D。我们把热电偶沿着液体的混合地下通道邻接摆放八九个方位,使客户准确告诉它们混合的温度。  科学家首次在零重力状态下3D打印机出有人类的组织  2016年6月14日,在墨西哥湾3万英尺高空的一架零重力公司(ZeroGravityCorporation)的飞机上,科学家们顺利地在零重力状态下3D打印机出有第一个能用的心脏结构。

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负责管理这个项目的公司是来自于美国南印第安纳州的Techshot,该公司是美国宇航局的长年技术承办商,早已有了25年的历史,主要致力于研发航空航天、国防和医疗领域的新技术。零重力公司是唯一一家获得联邦航空管理局(FAA)批准后的可以在美国获取减压飞行中服务的公司。

另外,这个项目的参与者还包括工业级3D打印机制造商nScrypt,以及生物墨水供应商BioficialOrgans。该研发团队期望这个项目不仅需要使科学家们在太空中生产出有可以在地球上重制的器官,而且需要之后反对这项太空计划。

据理解,在这个3D打印机过程中用于的是成人干细胞。  在地球上,3D生物打印机往往必须用于黏稠的生物墨水来获取结构性承托,这种墨水中不会包括化学物质和其它材料。

BioficialOrgans董事长兼任CEOStuartWilliams在新闻发布会上说明说道:但是如果在太空中打印机的组织的话,我们就需要用于更为细致的打印头和低粘度的生物墨水,这些墨水中只包括创立身体健康器官所必须的生物材料才可。一台加装在太空里的3D生物打印机很有期望沦为人类身体健康事业的一个最重要的颠覆者。

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据理解,Williams是这架零重力飞机的乘客之一,他与Techshot公司继续执行副总裁兼首席运营官JohnVellinger一起,在试验过程中协助操作者3D生物打印机。  据报,此次试验搜集到的数据将使得Techshot及其合作伙伴需要研发出有一款更加小、更加牢固的3D生物打印机,而且这台机器有可能会在明年一月份乘坐BlueOrigin公司的亚轨道飞船。根据计划,研发团队期望需要在2018年打造出一台需要打印机更加简单的组织的生物打印机并将其送来上国际空间站。

据理解,在去年年底的时候,Techshot曾多次宣告它研发出有了一种方法可以用于患者自己的干细胞来生产大型的人类血管。不过该公司声称,他们在减压飞机上测试的技术要比这细致得多。他们打印机的细胞层比头发还要厚好多倍。

除此之外,在6月14日的测试中还牵涉到到了3D电子打印机技术,Techshot称之为这台原型3D打印机还打印机出有了导电以及绝缘的材料。  3D纳米打印机拷贝脑神经网络  无所不能的3D打印机技术或许正在向脑科学领域渗入。就在两周前,我们曾多次报导过苏格兰的科学家们正在用于3D打印机的脑肿瘤复制品来推展对癌症的研究。

而如今,英国阿斯顿大学(AstonUniversity)的研究人员回头得很远:通过MESO-BRAIN项目,他们将用于3D纳米打印机的支架建构出有人工神经网络,并将其用作研究大脑发育和疾病。  2016年6月9日,MESO-BRAIN研究团队称之为,他们早已接到了欧盟委员会通过其未来和新兴技术(FET)资助项目拨给的330万欧元研究资金。据理解,MESO-BRAIN项目将用于人类诱导多能干细胞在一种轮廓明晰、再现性好的3D支架上分化成神经元,以反对可以仿真人类大脑活动的人类神经网络的发展。

研人员们称之为,这种结构是根据一种基于大脑皮质模块设计的,在生产过程中,研究人员用于纳米级3D激光打印机技术打印机出该结构,并带入纳米电极以构建对神经网络的电生理分析。MESO-BRAIN项目还计划用于一种基于光片灯光的较慢容积光学技术展开光学分析,从而在整个3D网络中构建细胞级的分辨率。  据报,该项目的目标还包括仿真大脑活动,提升对还包括帕金森病、老年痴呆和大脑受损在内的诸多脑部疾病的了解和化疗。

MESO-BRAIN还有望构建大规模基于人类细胞的检测,以测试药理学和毒理学化合物对神经网络活动的调节性影响。研究人员们指出,更好与生理有关的人体模型的用于不会减少药物检验效率,和增加对动物实验的必须。

MESO-BRAIN项目将于今年9月份月启动,预计研究期限将多达3年。该项目负责人、阿斯顿大学EdikRafailov教授在一份声明中说道:直到最近,我们期望需要通过这个项目构建的东西还归属于科幻小说的范畴。如果他们知道需要通过3D纳米打印机从大脑中萃取并拷贝神经网络的话,那么这一切将仍然是科幻。

  据理解,MESO-BRAIN项目的研究工作将由阿斯顿大学领导,其他参予的机构还包括AxolBioscience公司、汉诺威激光中心、巴塞罗那大学、光子科学研究所和KITEInnovation等。PET是欧盟委员会研究与创意资助框架计划地平线2020(Horizon2020)的一部分,根据这项计划,欧盟将不会在7年之内(20142020)向科研领域投放800亿欧元。


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