3D打?。?DP)即快速成型技術(shù)的一種,又稱增材制造,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
2019年1月14日,美國加州大學(xué)圣迭戈分校首次利用快速3D打印技術(shù),制造出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架,成功幫助大鼠恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能。
2020年5月5日,中國首飛成功的長征五號(hào)B運(yùn)載火箭上,搭載著“3D打印機(jī)”。這是中國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn),也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。
發(fā)展歷史
3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期,實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。
1986年,美國科學(xué)家Charles Hull開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)。
1993年,麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。
1995年,美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。
2005年,市場上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月,美國Jim Kor團(tuán)隊(duì)打造出世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。
2011年6月6日,發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月,英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。
2011年8月,南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。
2012年11月,蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。
2013年10月,全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術(shù)品。
2013年11月,美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設(shè)計(jì)制造出3D打印金屬手槍。
2018年8月1日起,3D打印槍支將在美國合法,3D打印手槍的設(shè)計(jì)圖也將可以在互聯(lián)網(wǎng)上自由下載。
2018年12月10日,俄羅斯宇航員利用國際空間站上的3D生物打印機(jī),設(shè)法在零重力下打印出了實(shí)驗(yàn)鼠的甲狀腺。
2019年1月14日,美國加州大學(xué)圣迭戈分校在《自然·醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表論文,首次利用快速3D打印技術(shù),制造出模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脊髓支架,在裝載神經(jīng)干細(xì)胞后被植入脊髓嚴(yán)重受損的大鼠脊柱內(nèi),成功幫助大鼠恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)功能。該支架模仿中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),呈圓形,厚度僅有兩毫米,支架中間為H型結(jié)構(gòu),周圍則是數(shù)十個(gè)直徑200微米左右的微小通道,用于引導(dǎo)植入的神經(jīng)干細(xì)胞和軸突沿著脊髓損傷部位生長。
2019年4月15日,以色列特拉維夫大學(xué)研究人員以病人自身的組織為原材料,3D打印出全球首顆擁有細(xì)胞、血管、心室和心房的“完整”心臟,這在全球尚屬首例(3D打印心臟)。
發(fā)展方向
標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的制定機(jī)構(gòu)
當(dāng)一間實(shí)驗(yàn)室作出了圖紙,需要拿出來共享時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)有太多的格式和標(biāo)準(zhǔn)了,因此,3D 打印原型機(jī)這個(gè)領(lǐng)域看起來像是野蠻生長,毫無標(biāo)準(zhǔn)。
開源的設(shè)計(jì)、配置和軟件
當(dāng)有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)后,3D 打印行業(yè)將會(huì)迎來開源?,F(xiàn)在,太多的團(tuán)隊(duì)注重提高自己的3D 打印水平,在自我的閉環(huán)中發(fā)展。實(shí)際上,行業(yè)需要設(shè)備和軟件的開源,在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下產(chǎn)生更多有用、高效、開放的創(chuàng)新。
原型機(jī)實(shí)驗(yàn)室
原型機(jī)打印并不受到重視,所以現(xiàn)在很多醫(yī)療器械商都是在一個(gè)臟亂、布滿灰塵的地方放置打印設(shè)備。其實(shí),現(xiàn)在已經(jīng)有商業(yè)化運(yùn)營的3D 打印實(shí)驗(yàn)室,來幫助這些企業(yè)打印出質(zhì)量更高的原型機(jī)。