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未來最有發展前景的十大3D列印材料技術


標識圈D列印技術發展迅速,其在航天、醫學、建築、電子等領域都有著很好的潛在應用價值,而所有與D列印技術相關的材料也為我們帶來了無限新的可能,並有一天可能會塑造我們的世界。材料的偉大變革正在發生,你可以盡情想像!.複合材料形狀記憶聚合物(D列印)作為D列印熱潮的...

- 2018年10月25日10時24分
- 【標識圈】

標識圈

3D列印技術發展迅速,其在航天、醫學、建築、電子等領域都有著很好的潛在應用價值,而所有與3D列印技術相關的材料也為我們帶來了無限新的可能,並有一天可能會塑造我們的世界。材料的偉大變革正在發生,你可以盡情想像!

1.複合材料形狀記憶聚合物(4D列印)

作為4D列印熱潮的一部分,麻省理工大學和新加坡科技設計大學(SUTD)的工程師在Nature雜誌上發表了標題為Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory

Polymers(複合材料4D列印與可塑形狀記憶聚合物)的文章。他們對熱敏聚合物進行了研究。SMP(形狀記憶聚合物)可以在彎曲或暴露於極端的壓力的條件下,以不同的方式成形。其在環境刺激下(受熱)可以恢復原來的形狀。

2.3D列印分子

如今,3D列印能讓科學家深入了解宇宙中微小的一些成分——生物分子。有一天,這或許能幫助研究人員研製更準確地對準病毒分子目標的新藥品,甚至製造人造蛋白傳感器。在一些醫學領域,3D列印發揮了驚人的作用。3D列印技術也在幫助基礎科學領域的科學家。美國斯克里普斯研究所的分子生物學家阿瑟·奧爾森,正在利用3D印表機製造的模型來研究導致愛滋病的HIV病毒的運行機制。他正在通過美國國家衛生研究院的3D列印交換項目,與其他研究人員共享他的模型。該交換項目能讓科學家共享列印分子、器官和其他物體的操作指南。

3.3D列印導電材料

隨著電子元器件進入3D領域,這個行業可能徹底改變其構建模塊。一個維吉尼亞理工大學的研究小組,利用微型立體光刻技術(microstereolithography),由導電聚合物構建了毫米級的3D列印對象。這種導電聚合物是用離子性液體製備的。列印對象的特點是可小到25微米,這在涉及到人體細胞方面開啟了很多潛在的應用。事實上,這種技術可以讓工程師用來列印導電部件,甚至組織支架等。該小組計劃進一步開拓材料改變特性,如機械性能和導電性能的可能性。

4.3D列印骨頭,組織和器官

翰•霍普金斯大學的研究人員給出了一個成功3D列印骨骼的方法:在一些特殊的人造塑料中混合至少30%粉狀天然骨,並用3D印表機列印出所需的形狀。實際上,3D列印可用於為再生缺陷區域的信號組織-形成細胞列印支架或活細胞結構。通過綜合修復、重建和再生,3D列印技術擔負著根據需要和設計-驅動製造方案,為缺陷患者開發兼有美學和功能作用的個性化的治療方案的作用。

至於組織和器官,威克森林再生醫學研究所的研究人員已經開發出一種專門設計的3D印表機,它已經列印了耳朵,骨骼和肌肉結構。綜合組織和器官列印系統(ITOP)儲存了形成組織「形狀」的可生物降解塑料類材料和包含細胞的水基凝膠。此外,還形成了較強的,臨時的外部結構。

5.3D列印環保材料

ABS塑料,大多採用FDM列印,是目前使用的常見的塑料。然而,這是不完全環保的,而且其融化時會釋放有害氣體。Additive

Elements,於慕尼黑創業,它一直致力於安全的生物基材料研究,並認為這是這個行業的未來。事實上,該公司正在開發一種材料,這樣一個人就能列印出一個對象,並且當完成它後,可以回收和使用它作為他們打算列印出的下一個部分的原料。該材料,就像他們說的,完全由惰性材料和食品級的原料組成。未印刷的粉末可完全回收,產物與其他廢物一起處理也將是無害的。

6.碳納米管

納米技術也可以被用來增強3D列印材料。碳納米管就是好的例子,它已被3DXTech,Arevo Lab和 Avante

Technology等多家公司用來有效增強聚合物纖維。其基本過程包括用碳納米管塗覆塑料纖維,然後使其經受微波作用。碳納米管,具有微波下能快速加熱的特性,而使用FDM的塑料沒有。這將使塑料纖維微微融化以更好地結合,並使成品對象強度更高。

7.3D列印石墨

儘管目前大多數桌面級3D印表機都僅限於塑料線材,但許多製造專家都認為,該技術更多的創造潛力蘊藏在範圍更廣的其它材料及其應用特性上,比如石墨烯這種神奇的高科技材料。因此,當倫敦一個科學家團隊成功地使用石墨烯材料完成3D列印後,不可避免地吸引了眾多關注的目光。

眾所周知,石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料,只有一個碳原子的厚度。它有很多有趣的特性:幾乎完全透明、導電性強、可彎折、機械強度好(比鋼強約一百倍)。從它2004年第一次被成功製造出來之後,就被科技界廣泛看好,認為它是一種顛覆性的全新材料。

8.3D列印硬質合金

硬質合金是將碳化物的細顆粒用金屬粘合劑粘結到一個複合材料上的硬質材料。它通常用於在工業應用中,如工程組件,磨損部件和工具。Fraunhofer

IKTS已經開發出用粘合劑噴射3D列印技術進行3D列印硬質合金用來製作極其堅硬的物體的方法。事實上,這些物體可以承受目前的生產時機器像磨或鑽的巨大力量。此外,複雜的物體也是可能的,如螺旋形的形狀或內部組件的冷卻隧道。

9. 3D列印混凝土

有些公司已致力於用混凝土建造房屋和其他類型的建築的大型3D列印。據Research and Markets的一個研究,在一個名為《預測至2021年3D混凝土列印市場 》的出版物上,因為混凝土3D列印正在成為建設項目更可行的選擇,許多建築公司正在並將使用混凝土3D列印。這些公司中走在前頭的是總部位於法國的

XtreeE。XtreeE正在開發一個全功能化的3D列印的系統。其中包括3D列印混凝土材料,一個能擠出材料的機器人和專門用於混凝土3D列印的軟體。為了開發其3D列印建設方案,XtreeE一直與一些夥伴緊密合作,它們中的一個是3D軟體公司Dassault Systèmes,他們已一起創建了一個3D列印館。

10.意大利麵(或一般的食物)

2014年5月份,德國科技公司Biozoon近推出了一種叫「 Smoothfood」的3D列印食品,以解決老人的進食困難問題。所謂的「Smoothfood」,就是將食品原料液化並凝結成膠狀物,然後通過3D列印技術製造出各種各樣的食物,這種食物很容易咀嚼和吞咽。

3D列印的豬肉、捲心菜和土豆

咀嚼和吞咽食物是老年人常見的問題,據了解全球有60%的老人存在吞咽難題,Biozoon公司的「Smoothfood」項目就是為解決這個問題而推出的。將生的或熟的、新鮮的或者冰凍的食物絞碎、混合、濃縮成漿或者打成泡沫,然後重新成型,讓吞咽困難的人們可以開心地享受大餐。Smoothfood的出現很可能成為老人護理行業的革新者。

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