步入2015年，3D打印持續(xù)成為大熱。3D打印離我們還遙遠嗎？近年來，隨著產(chǎn)業(yè)升溫，3D打印在全球掀起一股新浪潮。而與此同時，3D打印技術在各領域也實現(xiàn)了新突破：
1、美國食品和藥物管理局首次批準3D打印藥物
近日，美國食品和藥物管理局（FDA）首次批準一種3D打印技術制造的藥物。這種藥物名為Spritam，是用于成人和兒童癲癇癥患者的口服類藥物。為制造這種藥物，Aprecia制藥公司開發(fā)出一項名為ZipDose的技術。這項技術基于麻省理工學院的3D打印技術，已獲得麻省理工學院授權。除上述癲癇癥治療藥物外，Aprecia制藥公司計劃推出一系列藥物，關乎治療其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，可能包括抑郁癥、精神分裂癥或帕金森癥。3D打印技術制造藥物是一個層層疊加的過程，對技術的要求非常精確。韋瑟霍爾德說：“使用3D打印技術可以獲得相當?shù)哪芰ψ龀霆氁粺o二的東西。”
2、澳大利亞科學家3D打印腦組織研究獲重大突破
如今，澳大利亞ARC電材料科學卓越中心（ACES）的研究人員正忙著在3D打印技術的幫助下揭開人體內(nèi)部最神秘的領域——大腦的秘密，并已經(jīng)獲得了突破性進展，他們已經(jīng)找到一種方法通過3D打印神經(jīng)細胞來復制和模擬腦組織。盡管能夠以物理的形式3D打印出這些，甚至構(gòu)成細胞網(wǎng)絡是一項驚人的成就，但是能夠?qū)崿F(xiàn)它們的是3D設計與3D打印，如果沒有這兩種技術協(xié)同工作，魔術根本不會發(fā)生。
眾所周知，數(shù)字化設計使得人們可以創(chuàng)建、評估和改造極其復雜的形式，并將其3D打印成3D對象，如果這些原型被發(fā)現(xiàn)有謬誤的時候，這種技術的美妙之處在于研究人員不必就此推倒重來，他們只需對數(shù)字文件進行相應的調(diào)整，然后重新3D打印出來。考慮到這些研究人員正在處理的是1000億個神經(jīng)細胞，因此，能夠?qū)⒆约旱南敕〝?shù)字化，使其能夠很方便地一遍一遍地糾錯就變得非常重要。制藥公司們正在積極找出大腦中保存的信息，因為很明顯，如果他們能找出到底是什么讓大腦做出反應，他們可以使開發(fā)的藥品，不僅有效，而且工作得更好。雖然動物試驗也能產(chǎn)生明顯的效果，但是它們在很多情況下不夠精確。對于制藥公司和科研人員來說，能夠看到不同的大腦模式以及這個器官的整體，并看到各種動作的誘發(fā)因素顯然是夢寐以求的，不僅從藥物研發(fā)的角度是有用的，而且對于腦部或者精神性疾病，也有重大研究意義。
到目前為止，研究人員已經(jīng)能夠創(chuàng)建出定制的3D生物油墨，這種油墨包含真正的真正的糖類物質(zhì)，并可以在細胞培養(yǎng)工廠里進行處理。研究人員已經(jīng)能夠用它打印出六層深的細胞3D結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅能夠精準、正確地擴展，而且能夠很好地保護和固定腦細胞。
雖然離3D打印大腦仍有很長的一段路要走，但是，獲得組織腦細胞、從而使它們形成神經(jīng)網(wǎng)絡的能力已經(jīng)是一個非常顯著的進步。3D打印腦組織研究強調(diào)了將3D打印技術與材料科學的最新進展相結(jié)合，以獲得生物學研究成果的重要性，這為更為復雜的3D打印機創(chuàng)建具有更精細的分辨率結(jié)構(gòu)鋪平了道路。
3、英國科學家研發(fā)3D打印高效石墨烯電池
可能很多人沒有注意到，在人類科技突飛猛進的今天，我們的電池技術卻沒有跟上來，阻礙了很多行業(yè)的發(fā)展，比如智能手機用戶抱怨最多的就是電池的使用壽命，因為電池續(xù)航能力差，我們不得不每隔一段時間就給手機充一次電，此外，由于缺乏可靠的電池，電動汽車產(chǎn)業(yè)在過去幾十年里幾乎沒有實質(zhì)性的進步。不過高容量的電池也許很快就會消除這個痛點，來自英國曼徹斯特城市大學的電化學與納米技術教授Craig Banks尤為引人注目，因為他正在使用的材料是神奇的石墨烯，而他采用的技術則是當下最為火熱的3D打印。
Banks和他的團隊憑著這個項目從英國工程物理科學研究理事會那里獲得了50萬英鎊的資助。他們正在采取類似的方法使用石墨烯油墨打印復雜的3D結(jié)構(gòu)。如果成功，這將有望他們創(chuàng)造的電池和超級電容器的容量。
儲能系統(tǒng)（ESS）對于人類應對氣候變化至關重要，而且由于人們已經(jīng)找到了各種方法產(chǎn)生清潔能源，而找到一種有效地方式將該清潔能源存儲起來就成了當務之急。”Banks解釋說，“鋰/鈉離子電池和超級電容器是實現(xiàn)這一目標有希望的方法。這個項目將充分利用石墨烯優(yōu)勢——它比金屬更導電——并將其應用到ESS中。我們正在努力獲得一種導電油墨，它既具有石墨烯的神奇特性，又能夠被3D打印。這樣我們就能夠很方便地操縱它形成各種結(jié)構(gòu)，開發(fā)出符合我們要求的電池和超級電容器?！北M管之前也有幾家公司和研究團隊進行過石墨烯的3D打印，不過他們依靠的只是石墨烯的混合物，或者說是半石墨烯材料。這種石墨烯是石墨烯和碳黑或石墨的混合物，它們并不具有純石墨烯身上的所有屬性，說得通俗一點也就是性能較差，跟純石墨烯根本不能比。另外，在將其用于3D打印時，時間問題也是一大挑戰(zhàn)，因為在打印下一層之前，上一個打印層需要被固化。考慮到通常一個3D打印對象會包括很多層，顯然這個過程相當耗時。
“我們想出辦法讓其直接固化，使用紫外光照射也許可行，因為微米級別以上的物體固化總是需要很長的時間。”Banks補充說?！白罾硐氲那闆r應該是，插上打印機電源，你就能夠在自己的書桌上使用石墨烯打印出任何形態(tài)的結(jié)構(gòu)?！?/p>
4、澳大利亞科學家推出3D打印的太陽能電池
近日，來自澳大利亞一支由50位科學家組成的團隊經(jīng)過幾年的研發(fā)開發(fā)出一種薄如紙片的有機可打印太陽能板，它有能力為一整棟摩天大樓提供能源。研發(fā)者們希望能夠在不遠的未來，以低能源應用為起點，逐步實現(xiàn)這種新型發(fā)電裝置的商業(yè)化制造。
根據(jù)項目的網(wǎng)站介紹，這項技術有很大潛力減少如澳大利亞一樣的發(fā)達國家對傳統(tǒng)能源的依賴，同時為發(fā)展中國家處于電網(wǎng)之外的偏遠地區(qū)提供一種經(jīng)濟、可輕松展開的電力來源。
不同于傳統(tǒng)的太陽能電池板，這些太陽能電池紙可以在包括玻璃和屋頂?shù)葘嶋H的房屋位置上被直接打印出來，這也許會造就一種全新的設計理念。除了用在大型建筑物上，研究者們也在嘗試著將這種單元用于小型物體，比如風靡全球的iPad。
“iPad的表面、筆記本背包和手機外殼將不再只起到包作用，它們還可以成為能源收集器，為這些可移動設備提供電能。”澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）的高級研究員Fiona Scholes解釋說。研究者們現(xiàn)已成功地將每個有機太陽能電池紙的單元減小到只有硬幣大小的體積，而且借助改進型的可使用太陽能墨水的3d打印機實現(xiàn)了它們的制造。它非常便宜，樣子和工作方式都不同于傳統(tǒng)的硅基太陽能電池板?！盨choles表示。由CSIRO成員，墨爾本大學和蒙納士大學組成的合作機構(gòu)甚至已經(jīng)開始考慮如何將這項技術送到世界上那些幾乎用不上電的偏遠地區(qū)。
“我們在塑料上打印它們的方式和我們打印塑料鈔票的方式其實沒有什么不同，”Scholes補充說道，“連接這些太陽能電池板就如同連接電池一樣簡單。” 至于接下來的事情，研究者們希望能夠得到政府的支持，在接下來的幾年里將這項技術逐步用于公共場所。
5、中國金屬直接燒結(jié)成型3D打印技術獲突破
近日，中船重工第705研究所歷經(jīng)一年時間的研制，在3D打印機技術領域取得重大突破，借助金屬直接燒結(jié)快速成型技術實現(xiàn)了3D打印，成為世界上第四家掌握該技術的企業(yè)。
據(jù)介紹，直接金屬激光燒結(jié)成型技術是3D打印技術領域王冠上的明珠。該技術因為直接用激光熔融金屬粉末沉積，結(jié)構(gòu)件致密度可達99％以上，接近鍛造的材料胚體。目前國際上主要利用該技術制造高受力構(gòu)件及傳統(tǒng)工藝無法加工的復雜構(gòu)件、不規(guī)則構(gòu)件的成型，它能達到同牌號金屬最高強度的90％至95％，具有精度高、成型限制極少的特點，被廣泛應用于高端精密零部件制造等領域。
長期以來，直接金屬激光燒結(jié)技術一直由德、美等國少數(shù)3D打印巨頭把持。2014年8月，705所昆明分部成立增材制造事業(yè)部——U3團隊，專門從事該項技術的研究和產(chǎn)品研發(fā)。通過引進國內(nèi)外優(yōu)秀技術團隊，加快對“機械結(jié)構(gòu)、智能控制、軟件工程、新材料”等增材制造相關領域關鍵技術的研發(fā)。在完成熔融沉積技術打印機的開發(fā)定型后，集中力量突破金屬激光燒結(jié)成型技術。經(jīng)過歷時一年的研制，終于完成了具有自主知識產(chǎn)權的首臺直接金屬激光燒結(jié)成型技術原理樣的試制。
目前，該所技術團隊采用這項關鍵技術，完成了316L不銹鋼、鈦合金等金屬粉末零件的燒結(jié)測試工作。
3D打印技術的創(chuàng)新與運用，將推動21世紀科技的大發(fā)展。
