3d打印技术范例6篇

3d打印技术

3d打印技术范文1

关键词:3D打印;技术与艺术;发展趋势

中图分类号:J022 文献标识码:A 文章编号:2095-4115(2014)09-103-1

近年来3D这个词出现的频率越来越高,如3D电影、3D全息投影、3D打印等。不再满足于平面事物的人们开始接受3D技术带来的感官上的新体验。世界每时每刻都在变化,而这些由科技的飞速发展引起的人们行为、观念上的改变,也给传统意义上的艺术带来了巨大的冲击。在整个艺术的发展历程中我们可以看到,医学和人体解剖学的研究,为素描、雕塑提供了重要的理论参考;几何与透视学的发展,为绘画提供了透视理论;材料化学的进步,为油画家提供了富有层次的色彩表现空间;光学研究的发展,使印象派画家遵循光学原理,分析和组织物象的各种关系,同时光学应用的研究还促成了摄影艺术的诞生。科学的每一次进步,都会对艺术领域产生巨大的影响,同时也成为艺术形式繁荣的发展动力。

在每个人的心中,都有一个设计师的梦,我们幻想可以设计生活中的每一样物品,随心所欲地过自己想要的生活。因此,当3D打印机的概念出现后,我们不断地憧憬,它到底能做什么,我们能为自己的生命设计些什么?3D打印已然成为一种潮流,并开始广泛应用在设计领域。

一、3D打印在艺术与设计领域的成果

3D打印并非多新的技术,在20世纪80年代便已产生,只是如今才进军艺术和设计市场用以制造汽车零部件、家具和珠宝等。

(一)3D打印服装

巴黎时装周上,当一位模特身着3D打印服装走上T台的一刻,科技与时尚的碰撞产生了奇妙的效果。这条简单的黑色裙子并不十分前卫,但时尚评论家对它的制作方式十分着迷。该服饰系列是与奥地利建筑师JuliaKoerne,以及一个叫Materialize的比利时公司合作的成果。3D打印机分别印制了此次服装的不同部位,这也是多种材料最终能制成一件成衣的原因:不同部位的单独印制使得硬质材料和软质材料能互相配合,最终成型。3D打印服饰重新解释了“技术服装”的定义,进而取代了精细的手工刺绣和针线活。

(二)3D打印灯具、乐器、首饰等小型产品

2012年在纽约材料联合会开幕的展览“打印/3D”的主题便是“3D打印如何改变艺术、工业和一切的未来?”。3D打印破除了设计中的障碍,标准制造和手工生产的各种约束一直是设计遭遇的挑战,而3D打印出的小型产品显得更精致,复杂的结构和花纹及生产速度也是手工生产很难达到的。

(三)3D打印建筑

荷兰阿姆斯特丹建筑大学的建筑设计师JanjaapRuijssenaars设计了全球第一座3D打印建筑物“LandscapeHouse”,特别模拟了莫比乌斯环。Ruijssenaars和数学家、艺术家RinusRoelofs共同设计了这个项目,利用3D打印机逐块打印出来,然后拼接成一个整体建筑。和打印小型物品不同,这次需要用到的3D打印机也极其庞大,是由意大利发明家EnricoDini设计出来的“D-Shape”,可以使用砂砾层、无机粘结剂打印出一幢两层小楼。

(四)3D打印房屋

据国外媒体报道,英国伦敦的一家建筑企业SoftkillDesign率先提出了3D打印房屋的新概念――原材料来自塑料,外观像蜘蛛网。这种房屋将用维可牢尼龙搭扣或类似按钮的紧固件固定在一起,而这些在传统建筑技术中则不需要。3D打印房屋这一构想是2012年伦敦3D打印展上展出的一款打印房屋原型的延伸,原型以纤维尼龙结构作为骨架,来代替实心的墙体。房屋组件采用激光烧结的生物塑料,在3D印刷厂中制造,这比用沙子或混凝土印制的质量更好。

二、3D打印在艺术与设计领域的瓶颈

3D打印技术在艺术设计领域也有它将会面临的困境。首先在艺术品收藏领域。3D打印让赝品制造者有了更好的工具,举例说:油画耗材的出现,只要做油画表面的精细扫描,轻易就能打印出一件艺术品。其次在设计领域。创意疲劳将很快出现,信马由缰地滥造,个性化展示反而让人们有了新的审美需求。某种程度的“审美倒退”其实是对优秀设计有了更高要求――人们将更加注重功能与巧思绝妙结合的设计。

三、3D打印在艺术与设计领域的发展趋势

随着3D打印技术的越来越成熟,它在艺术与设计领域的未来发展趋势又将是怎样的?

首先,定制化将成为常态。今后购买的设计产品将根据个人的具体信息进行定制,产品通过3D打印制造并直接送到你的家里。其次,产品创新速度将加快。由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间,设计人员将能够专注于产品的功能。迅速降低的成本、功能得到改进的设计软件以及越来越多的打印材料,意味着设计师将更方便地使用3D打印机,他们能够在设计的初期就打印出原型产品进行修改,从而加速创新,其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。

随着3D打印机的出现和推广,越来越多的想法和设计得以借助这种技术发展起来。3D打印技术的未来发展值得期待,它会不会是又一次新的工业革命,再一次改变人类的生产生活方式,推动人类文明向前迈进一大步,让我们拭目以待。

参考文献:

[1]刘月.3D打印机,印出新世界?![J].印刷技术,2011,(09).[2]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业(中旬刊),2012,(09).

[3]宫秀滨,刘丽华编译.用打印机“打”出你的房子来[N].计算机世界,2006.

3d打印技术范文2

60岁的陈先生9个月前下楼时不慎摔了一跤,顿时整个左髋部连着整条腿都动弹不得,特别疼痛,陈先生被送到家附近的医院,检查显示陈先生髋部已经是左髋臼粉碎性骨折。

陈先生说,当时这条腿整个走不起来路,而且短了将近两三厘米,几家大医院都去过,医生都认为手术难度比较大。陈先生也在医生建议下尝试进行了牵引等一些保守治疗,可是效果不明显。后来,在朋友的介绍下,陈先生来到医院骨科进行治疗,医生运用最新治疗技术和设备,为陈先生设计了治疗方案,利用3D打印了陈先生的多孔人工髋臼假体,顺利地进行了手术,术后3天疼痛明显减轻,然后基本就不疼了,腿也能自己弯曲,解决了行走问题。

将患者需手术部位的影像数据传入电脑进行处理,并连接到专门3D打印机。经过几个小时到几十个小时以后,用一种可再生可降解的材料,将它1:1地以仿真模型的形式打印出来。3D打印目前最大的特点在于手术极具个性化,各人的骨头生长、关节面等情况都不相同,可以根据患者的具体病情,打造最适合患者的人造部位。目前,3D打印的定制化假体使用的是钛合金材料。钛合金材料的理化性质较为理想,比如它的弹性模量是金属中最接近骨的材料之一,它的生物相容性也很高,在临床上已经广泛应用于骨科的内固定钢板、人工关节、脊柱内固定,口腔科的种植牙根,颌面外科的颌面修复体等。可以说每一件3D打印的假体都是精美的艺术品。

既然3D技术能打印骨骼,那是否意味着骨肿瘤或者骨折的患者,都可以采用该技术来做替代骨骼?

从理论上讲是可以的,但一般情况下,这种技术应用在复杂部位的骨头上很难,比如骨头形态结构不规则等,像简单的肱骨、股骨等,用传统技术做成的假体就可以使用;其次,要看患者的身体情况。

术前演练确保手术精准

3D打印技术除了打印假体帮助患者手术修复病变之处,在骨科临床中3D打印技术还能为医生提前进行手术演练。就和士兵上战场都要进行演习一样,如果做手术之前可以提前演练的话,在真正进行手术时就可以缩短手术时间,手术的效果也会更好,对于患者来说真的是一个很大的福音。

朱先生是一位恶性肿瘤患者。术前,由于恶性肿瘤生长的位置特殊,周围牵扯的血管很多,仅凭X线片难以估测手术风险,医院为他进行了肿瘤的3D打印。将肿瘤实体模型打印出来后,医生提前演练,确定如何动刀,确保手术时更加精准。最后,这个难度很高的手术取得了成功。

骨科医生通过模型,可以在术前了解这个病变的骨头有多长、情况怎样,应该在哪个部位安装钢板、钢钉,安装几颗钉等具体细节。然后,就可以运用这个模型进行模拟手术,制订出科学、详细的手术计划。3D打印出来的模型,并不是植入到人体里,而是运用这仿真模型做好术前的诊治方案。

3d打印技术范文3

关键词:3D打印;中小学;美术教育;综合能力

中图分类号:G434;G633.955;G623.75 文献标志码:B 文章编号:1008-3561(2016)07-0089-01

3D打印技术是一种以三维模型为基础,通过逐层叠加材料生成三维实体的技术。随着技术的发展进步,在中小学的美术教育中应用3D打印技术,可以优化教学模式,激发学生的创造力和想象力,培养学生的综合素质,给美术教育带来新的活力。

一、3D打印技术简介

3D打印技术又称“增材制造技术”,属于快速成型技术,是一种以数字模型为基础,以PLA、ABS或粉末、金属等材料,通过逐层打印来生成三维实体的技术,在工业、建筑、汽车、航空航天、医疗和教育等领域具有广泛的应用。3D打印技术与传统的加工技术不同,在制造过程中不需要刀具和模具,而是利用三维模型和3D打印机,通过逐层不断地累积材料,在空间中直接制造。3D打印的精确度很高,可以打印出模型的大量细节,能制作传统方法难以制作的特殊结构。3D打印的制作流程一般分为四个步骤:一是三维建模,二是模型分层,三是逐层打印,四是后期加工。

二、3D打印技术在美术教育中的应用

3D打印技术应用广泛,可以用于多个学科的教学实践。在中小学美术教育中,使艺术欣赏变得形象生动、鲜明直观,使学生更好地理解其内涵,是达成教学目的的重要途径之一。在美术课堂上,使用3D打印技术可以让学生将艺术作品的创意和想象打印成实际模型,以前只能画在纸上的图画变成现实中的三维实物,可以促进学生对所学内容的理解,提高学生的综合素质。首先,有助于美术教学模式的优化。利用3D打印技术开展美术活动课程,可以在传统美术教育的基础上,对美术教育的方式带来新的思考。在美术课程中增加新颖的3D打印课程,可以改变传统的灌输和模仿的教学方法,以学生为中心,让学生在课上完成模型设计、实际应用、艺术欣赏、整体评述等过程,使抽象的美术欣赏变得生动形象。3D打印技术可以提供一个进行素质教育,培养学生综合能力的重要平台,让美术教育的课程结构更加丰富,课程实施更加便捷和开阔。其次,有助于激发学生的想象力和创造力。在传统的美术教育过程中,主要注重学生对绘画等二维创作能力的掌握,而学生对三维艺术作品的创意和想法通常难以实现。利用3D打印技术,可以给学生提供一个更开阔的创造空间,使学生的作品不仅看得见,还能拿得到,同时发展学生的思维能力和创造能力,有利于学生的个性化教育。在教学过程中,要鼓励学生大胆尝试,不怕失败,尊重每个学生不同的审美感受和表现力,帮助学生实现自己的艺术作品,充分发挥自己的想象力和创造力,培养学生对艺术和美的追求。再次,有助于学生参与艺术设计实践。利用3D打印技术,可以鼓励学生亲身参与艺术实践,感受艺术魅力,丰富审美体验,让学生在实践活动中学习,具有更好的学习效果。3D打印技术使学生设计的作品不仅仅停留在纸面上,还可以进行实际的加工和制造,让学生参与整个作品的完成过程。在3D打印的每个步骤中,可以进行鉴赏能力和审美能力的培养,同时拥有视觉和触觉的双重体验,使枯燥的学习变得生动,提高学生对艺术作品的整体设计能力,拓展学生的发散思维。最后,有助于提高学生的自主学习和团队合作能力。3D打印技术作为一种新兴技术,对学生具有极大的吸引力,可以激发学生主动参与学习的动力。所以,可以开展学生课外自主美术活动,让学生组成相应的兴趣小组,自己动手完成艺术作品,并且进行赏析。这不仅培养了动手能力,也锻炼了团队协作能力和沟通交流能力。

三、当前3D打印技术用于美术教育的局限性

首先,缺少多学科联动的顶层设计。目前,3D打印课程还没有统一的标准,缺乏顶层设计与系统规划,需要新的理念和思想,将科学、工程与艺术等学科进行有效结合,而不是单独地将各个学科的应用分开,这样才能发掘3D打印技术在教育方面的深层次应用。其次,软硬件投入需要加强。当前,3D打印机的价格虽然在逐渐下降,但高级设备和耗材仍然比较昂贵,在投入较低的情况下打印材质和色彩会比较单一,影响教学和应用的效果。最后,教师专业知识的要求和技术支持。3D打印的使用需要多学科的知识,尤其是在软件建模和打印机操作等方面,对美术教师提出了较高的要求。在课程上,一方面,要熟练使用3D打印机进行模型设计和制作,另一方面,还要对3D打印在美术教育课程中的应用进行相关的教学设计,帮助和引导学生展开学习活动,这需要教师利用更多的时间进行学习和提高。而且,相应的支持工具、展示工具等方面的技术开发尚未成熟,需要随着技术的应用和发展逐渐探索。

四、结束语

将3D打印技术与美术教育相结合,有利于美术教育的课程改革,优化课堂教学,充分提高教学效果,培养学生的综合素质。随着对3D打印技术在美术教育方面的深入研究,可以预见其未来的应用更加灵活、广泛。

参考文献:

[1]兀旦晖,赵晨飞.3D打印技术在教学中的应用研究[J].课程教育研究,2013(21).

3d打印技术范文4

[关键词]3D打印技术;应用;发展前景

中图分类号:TP334.8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0139-01

引言

众所周知,第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机的发明和电气化的使用为标志,以其强大的生产力解放为基础,深刻地改变了西方资本主义国家甚至整个世界的面貌,有力地推动了世界现代化的历史进程。显而易见,科学技术是第一生产力,更是当今世界格局下各国综合国力比较的核心指标之一,可以说,最新最前沿的科学技术的掌握和最早应用推广,将是未来国家间竞争的重要体现和地位分水岭。那么,当下最值得关心注目的科学技术是什么呢?毫无争议,3D打印技术将占一重要席位且有愈演愈烈之势。

一、3D打印技术概况

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术,与传统的去除材料加工技术不同,因此又称为添加制造(AM,Additive Manufacturing)。3D 打印(3Dprinting)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D 打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。

作为一种综合性应用技术,3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识,具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统,主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外,新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。

二、3D打印技术的应用

3D打印技术可以打印假肢、汽车、飞机的今天,它还在创造无限的可能。首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的零件。过去传统的制造方法就是一个毛坯,把不需要的地方切除掉,是多维加工的,或者采用模具,把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件,这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势,立体打印技术可以打印非常复杂的东西。其次实现了首件的净型成形,这样后期辅助加工量大大减小,避免了委外加工的数据泄密和时间跨度,尤其适合一些高保密性的行业,如军工、核电领域。再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低,特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。

这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流,并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业,3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的,结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。

事实上,3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。如果是做钻头这种高硬度的产品,3D打印明显力不从心。这个不是改进技术就能够解决的,因为快速成型技术本身存在本质性缺陷和局限性。

三、3D打印技术的发展前景

3D打印业务在国外的发展势头十分迅猛。前瞻产业研究院的《2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》显示,2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元,此后三年保持在20%以上的速度增长,至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进,增速达到81.49%,市场规模达40亿美元。其中,美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导,尤其是美国占据了全球近40%的比重。

国内3D打印技术起步晚。但是自3D概念一出,立即受到了热捧,3D打印技术近年来在国内日趋升温。据前瞻产业研究院统计,2012年中国3D打印市场规模约为10亿元,2013年翻了一番达到20亿元。但是与美国、德国等发达国家相比,中国的3D打印产业仍处于起步阶段,国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段,并未实现在工业及个人消费领域大规模推广。

对于正处于培育推广阶段的中国3D产业而言,政府的重视与政策扶持显得尤为重要。目前国内已有多省市成立了地方3D打印产业联盟,并在相关政策中提及要重点发展3D产业。教育部也正在制订方案,让3D打印机走进学校。

但是3D打印产业一直以来都缺乏全国性的产业宏观规划和引导,没有一个方向性的指引。此次《国家增材制造发展推进计划(2014-2020年)》的出台与落实,进一步明确了产业的发展方向,并在政策上给予更多的支持,将成为推动3D打印产业发展重要力量,进一步引爆中国的3D打印市场。

按照中国3D打印技术产业联盟的预测,2014年中国的3D打印产值有望达到40亿元到50亿元的规模,至2016年时将扩大到100亿元人民币,达到2012年(10亿元人民币)的10倍,从而使中国超越美国成为全球最大的3D打印市场。

四、 结束语

3D打印技术如今被各国所认可,并不断有业内人士、学者评论“3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术,对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。”面对新的生产方式的变革和发达国家再工业化战略,我国应该高度重视3D打印这一新技术可能带来的制造业革命,深入分析全球3D打印技术的市场发展趋势,研究建立3D打印的基础理论和技术体系,加大人才培养、市场培育和应用推广力度,制定符合中国国情的3D打印产业中长期发展战略规划。同时,加快3D打印的试点示范,选择诸如高端汽车零部件、医疗器械等重点行业领域进行推广应用,积极探索和积累3D打印的市场运营和行业管理经验,积极有效地应对3D打印技术并使之为实现中国梦和中华民族的伟大复兴而服务。

参考文献

[1] 刘厚才,莫健华,刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[J].机械科学与技术,2008,(9).

[2] 刘欣灵,《3D打印机及其工作原理》,《网络与信息》,2012年8月版.

[3] 潘巍,《3D打印机:进入主流指日可待》,《微电脑世界》,2012年12月版.

3d打印技术范文5

关键词:3D打印;文献综述;建筑业

从20世纪80年代起,随着计算机技术、新材料技术的快速发展,3D打印技术不断进步,逐渐走向人们的视野。李晓梅(2014)认为自3D打印机发明30余年来,经历了迅猛发展已成为当今最有生命力的先进制造技术之一[1]。

本文采用文献研究的方法,针对3D打印在建筑行业的应用找出优点及不足,为3D技术在建筑行业的应用提供发展方向和理论参考。

一、3D打印技术在建筑业的应用

(一)3D打印技术概念

江洪(2013)认为3D打印技术是一种增加制造技术,采用分层制造,逐层叠加的方式形成三维实体的技术[2]。李小丽(2014)总结道,3D打印是包括CAD建模、测量、材料、数控等学科[3]。

(二)3D打印技术在建筑业应用优点

李福平(2013)认为3D打印建筑技术优势为速度快;不需要使用模板,可以大幅节约成本,并且具有低碳、绿色、环保的特点[4]。杨健江(2015)认为相较于传统建筑模式,3D打印不仅节约资源,利用废弃物进行制造[5]。丁烈云(2015)认为建筑3D打印数字建造技术满足日益增长的非线性、自由曲面等复杂建筑形式的设计建造要求,是全新的设计建造方法论的革新[6]。

本文将建筑3D打印技术的优点整理如下:

1.基于施工层面。根据图纸以及相关数据,就可制造出建筑墙体、楼板等,大大节约了建筑时间;从设计文件里获得各种指令并进行工作,要求操作业者掌握的操作技能水平要求很低,一方面大大降低了人力成本,另一方面将操作者对产品质量带来的影响因素降到了最低;避免了施工现场存在的安全隐患,保障作业人员的人身安全,减少事故和伤亡。

2.基于经济层面。所需要的材料多可以就地取材,极大节省建造的运输成本;零部件生产一体化成型,既缩短了制造时间,节约了人力成本,又减少了采购及运输成本;仅需更换设计文件和打印材料就可生产不同的零件。

3.基于材料层面。采用增材制造方法,材料利用率高;3D打印技术可打印出高成本曲线建筑;遵照计算机程序,比人工的更加准确,产品质量有保证;打印过程中依据精确的几何计算,采用坚固耐用的材料,质量有保证;墙体是空心的相比钢筋混凝土实心墙体,3D 打印建筑的墙体要轻许多。

4.基于环保层面。原材料可以来源于建筑垃圾、工业垃圾,达到了节能环保、资源再生和改善环境的目标;采用干法施工可避免施工粉尘和噪声影响,生产制造过程中产生的废气、液等有害物质低,减少材料浪费和排污;打印过程几乎不产生噪声和大振动。

(三) 目前建筑3D打印技术存在的问题

3D打印技术虽发展迅速,但仍存在弊端。

1.精度问题。3D 打印技术由于工艺问题导致两层材料之间不能光滑过度,且只能形成样式简单且单一的条纹。影响建筑外立面的美观性。而在一定微观尺度下,如果需要制造的对象表面是圆弧形,那么这种具有一定厚度的条纹,就会造成精度上的偏差。

2.行业规范问题。3D打印建筑在行业内还没有任何相关的规范条例。使用年限和房屋产权等一系列问题都没有权威部门的认可。

3.材料性能问题。3D打印建筑多数为低矮建筑,相较于传统方式,在强度、刚度和加工性上均有不足。且其打印是水平逐层打印,缺少纵向钢筋。

4.设备问题。受限于工作原理,目前3D打印机打印速度较慢,且设备和原材料的价格居高不下在一定程度上阻碍了3D打印技术的发展。

5.伦理安全性问题。伴随着3D打印技术的发展和进步,人体器官的3D打印技术面临着伦理上引起大众质疑的困境。3D打印技术引发的安全风险也收到相应的质疑。

二、结论与展望

本文通过对3D打印技术的相关知识及其在建筑业应用的优缺点、发展前景的梳理和归纳,得到如下结论:

首先,缺少关于适应多元材料的打印设备系统和工艺流程系统的研究,缺少交流和互相融合。

其次,国内外学者研究建筑3D打印研究的初步成果较多,但是缺乏系统、完善的方法体系。

最后,3D打印技术近期发展迅猛,但3D打印的相关专业规定及法律条文并没有得到良好的研究。为避免矛盾与事故的发生,解决由3D打印所造成的冲突,建立公平、公正、完善的相关规定必不可少。

参考文献:

[1]刘晓梅.第三次工业革命背景下3D企业竞争力影响因素研究[D].东华大学,2014(11)

[2] 江洪,康学萍.3D 打印技术的发展分析.新材料产业,2013 (10): 30-35.

[3]李小丽,马剑雄. 3D打印技术及应用趋势[J]. 自动化仪表,2014,01:1-5

[4]李福平,邓春林,万晶.3D打印建筑技术与商品混凝土行业展望[J].混凝土世界,2013,03:28-29.

3d打印技术范文6

在此基础上,3D打印生物技术应用而生。

3D打印技术在医学领域的研究,国际上和国内都是近几年才开始,国内与国外的差距并不大,对于我国来说,基础研究已跻身第一梯队,应用研究逐渐成熟,但仍面临诸多困难,产业化尚待时日。

从上世纪90年代初开始,我国便在国家自然科学基金委和国家科技部的支持下开始了3D打印的研究。在科技部多个五年计划的持续支持下,华中科技大学、西安交通大学、清华大学、北京航空航天大学、西北工业大学等一批科研院所开展了几乎所有主流的3D打印技术研究。但国内从事3D打印技术研发的科研团队或企业中,基本上都是在金属材料或非生物非金属材料的领域,将研究重点聚焦在3D生物打印领域上的还是比较少。同时从另一个方面看,3D打印技术在医学领域的研究,国际上和国内都是近几年才开始,国内与国外的差距并不大。

1.基础研究:已跻身第一梯队

在我国,对于3D生物打印的基础性研究,主要在一些大学的研究中心进行。提到国内的3D打印,就不能不提到一个人DD颜永年。颜永年,第一任清华大学材料成形制造自动化研究所所长和第一任清华大学生物制造研究所所长,被业界誉为“中国3D打印第一人”。2012年10月,颜永年教授被推举为中国3D打印技术产业联盟首席顾问。颜永年将制造科学引入生命科学领域,提出了“生物制造工程”(Organism Manufacturing Eng.)学科概念和框架体系,为制造科学发展提出了一个新的方向。颜永年的团队在组织工程、载体支架的3D生物打印方面进行了深入地探索。

对于生物制造,这一3D打印最前沿的领域,颜永年教授认为,基于3D打印技术的细胞三维受控组装工艺,是生物制造中最为核心的技术,其目标为具有新陈代谢特征的生命体的成形和制造。细胞直接三维受控组装,使人类可以按照器官解剖学的数字模型,通过控制单个细胞和细胞团簇的3D组装,最终实现可整合于人体新陈代谢系统,用于修复和替代病损组织和器官的人造器官。

2013年8月,一个标志性的事件在业界引起了很大的轰动,从而将国内在生物制造领域的研究推向了前台。杭州电子科技大学徐铭恩教授宣布:他带领的团队研发成功了国内首款3D生物打印机。这台国内首款生物3D打印机的成功研制意味着我国3D生物打印的研究已进入了世界先进水平行列,在国际舞台上已可以和美国的Organovo公司等3D生物打印先驱同台竞技。

2.应用研究:逐渐成熟,但仍面临诸多困难

对于3D生物打印的临床应用研究,其实在我国很早就开始进行了。早在2001年,我国就成功完成了国际上第一例将3D打印技术用于颌面的修复。但我国现有的监管制度不完善、打印成本较高及一系列技术难题有待攻克等因素使得3D打印技术在生物医疗领域的应用仍面临很多困难。

在3D生物打印的应用研究方面,华南理工大学的杨永强团队具有一定的代表性,做了很多有益的探索。华南理工大学杨永强教授所带领的研究团队自2001年左右开始研究3D打印技术,在牙科的牙冠固定桥、个性化舌侧托槽、膝关节的假体、外科手术导板以及植入体等方面都有涉及。

以采用3D打印技术制作烤瓷牙为例,德国的设备一次能直接制作200-250个牙冠,杨永强团队研发的设备能做100多个,但价格只有德国设备的四分之一到五分之一。杨永强的团队目前正在研究打印手术导板技术,目前已经做了20余种外科手术导板。另外他们在多孔骨和植入体方面也做过一些尝试,比如模仿髋关节打印的“金属骨头”,力度和骨骼非常接近。

3D打印快速、个性化、小批量和高精度的特点是这种技术应用于医疗领域的优势所在,但生产成本高、打印材料的欠缺、移植后机体免疫排斥等一系列技术问题使得3D生物打印在从定制化产品走向大规模临床应用,还存在着很多障碍。不少业内人士呼吁,3D生物打印前景广阔,政府应出台相应的扶植政策,同时监管部门也应更新监管思路,积极应对新技术带来的生产模式的变革。

3.产业化尚待时日

2013年4月,国家863计划中首次将3D打印选入,并拟拨不超过4000万的专项研究基金。同时,各级地方政府对于发展3D打印产业有着很高的积极性。当前我国3D打印产业主要形成了北京、湖北、陕西和江苏4个产业区域。其中,首个3D打印工业园将落户武汉东湖高新区,武汉市发改委等部门针对3D打印产业积极着手编制规划并予以扶持培育。