步入2015年，3D打印持續(xù)成為大熱。3D打印離我們還遙遠(yuǎn)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(shí)，3D打印技術(shù)在各領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了新突破：

1、美國食品和藥物管理局首次批準(zhǔn)3D打印藥物

      近日，美國食品和藥物管理局（FDA）首次批準(zhǔn)一種3D打印技術(shù)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(xiàng)名為ZipDose的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)基于麻省理工學(xué)院的3D打印技術(shù)，已獲得麻省理工學(xué)院授權(quán)。除上述癲癇癥治療藥物外，Aprecia制藥公司計(jì)劃推出一系列藥物，關(guān)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(shù)制造藥物是一個(gè)層層疊加的過程，對技術(shù)的要求非常精確。韋瑟霍爾德說：“使用3D打印技術(shù)可以獲得相當(dāng)?shù)哪芰ψ龀霆?dú)一無二的東西。”

2、澳大利亞科學(xué)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(xué)卓越中心（ACES）的研究人員正忙著在3D打印技術(shù)的幫助下揭開人體內(nèi)部最神秘的領(lǐng)域——大腦的秘密，并已經(jīng)獲得了突破性進(jìn)展，他們已經(jīng)找到一種方法通過3D打印神經(jīng)細(xì)胞來復(fù)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(xì)胞網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)驚人的成就，但是能夠?qū)崿F(xiàn)它們的是3D設(shè)計(jì)與3D打印，如果沒有這兩種技術(shù)協(xié)同工作，魔術(shù)根本不會發(fā)生。

      眾所周知，數(shù)字化設(shè)計(jì)使得人們可以創(chuàng)建、評估和改造極其復(fù)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(shí)候，這種技術(shù)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(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，然后重新3D打印出來?？紤]到這些研究人員正在處理的是1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)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(cuò)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?yàn)楹苊黠@，如果他們能找出到底是什么讓大腦做出反應(yīng)，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(yàn)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(gè)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(xì)胞培養(yǎng)工廠里進(jìn)行處理。研究人員已經(jīng)能夠用它打印出六層深的細(xì)胞3D結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅能夠精準(zhǔn)、正確地?cái)U(kuò)展，而且能夠很好地保護(hù)和固定腦細(xì)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(xì)胞、從而使它們形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能力已經(jīng)是一個(gè)非常顯著的進(jìn)步。3D打印腦組織研究強(qiáng)調(diào)了將3D打印技術(shù)與材料科學(xué)的最新進(jìn)展相結(jié)合，以獲得生物學(xué)研究成果的重要性，這為更為復(fù)雜的3D打印機(jī)創(chuàng)建具有更精細(xì)的分辨率結(jié)構(gòu)鋪平了道路。

3、英國科學(xué)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(jìn)的今天，我們的電池技術(shù)卻沒有跟上來，阻礙了很多行業(yè)的發(fā)展，比如智能手機(jī)用戶抱怨最多的就是電池的使用壽命，因?yàn)殡姵乩m(xù)航能力差，我們不得不每隔一段時(shí)間就給手機(jī)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(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。不過高容量的電池也許很快就會消除這個(gè)痛點(diǎn)，來自英國曼徹斯特城市大學(xué)的電化學(xué)與納米技術(shù)教授Craig Banks尤為引人注目，因?yàn)樗谑褂玫牟牧鲜巧衿娴氖?，而他采用的技術(shù)則是當(dāng)下最為火熱的3D打印。

      Banks和他的團(tuán)隊(duì)?wèi){著這個(gè)項(xiàng)目從英國工程物理科學(xué)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(fù)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(yīng)對氣候變化至關(guān)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(dāng)務(wù)之急。”Banks解釋說，“鋰/鈉離子電池和超級電容器是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有希望的方法。這個(gè)項(xiàng)目將充分利用石墨烯優(yōu)勢——它比金屬更導(dǎo)電——并將其應(yīng)用到ESS中。我們正在努力獲得一種導(dǎo)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(tuán)隊(duì)進(jìn)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(diǎn)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(shí)，時(shí)間問題也是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诖蛴∠乱粚又埃弦粋€(gè)打印層需要被固化。考慮到通常一個(gè)3D打印對象會包括很多層，顯然這個(gè)過程相當(dāng)耗時(shí)。

      “我們想出辦法讓其直接固化，使用紫外光照射也許可行，因?yàn)槲⒚准墑e以上的物體固化總是需要很長的時(shí)間?！盉anks補(bǔ)充說?！白罾硐氲那闆r應(yīng)該是，插上打印機(jī)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(xué)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(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過幾年的研發(fā)開發(fā)出一種薄如紙片的有機(jī)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(yuǎn)的未來，以低能源應(yīng)用為起點(diǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)這種新型發(fā)電裝置的商業(yè)化制造。

      根據(jù)項(xiàng)目的網(wǎng)站介紹，這項(xiàng)技術(shù)有很大潛力減少如澳大利亞一樣的發(fā)達(dá)國家對傳統(tǒng)能源的依賴，同時(shí)為發(fā)展中國家處于電網(wǎng)之外的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供一種經(jīng)濟(jì)、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?shí)際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(shè)計(jì)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(fēng)靡全球的iPad。

      “iPad的表面、筆記本背包和手機(jī)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(shè)備提供電能。”澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)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(gè)有機(jī)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(jìn)型的可使用太陽能墨水的3d打印機(jī)實(shí)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(xué)和蒙納士大學(xué)組成的合作機(jī)構(gòu)甚至已經(jīng)開始考慮如何將這項(xiàng)技術(shù)送到世界上那些幾乎用不上電的偏遠(yuǎn)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(shí)沒有什么不同，”Scholes補(bǔ)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(xiàng)技術(shù)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(shù)獲突破

      近日，中船重工第705研究所歷經(jīng)一年時(shí)間的研制，在3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，借助金屬直接燒結(jié)快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3D打印，成為世界上第四家掌握該技術(shù)的企業(yè)。

      據(jù)介紹，直接金屬激光燒結(jié)成型技術(shù)是3D打印技術(shù)領(lǐng)域王冠上的明珠。該技術(shù)因?yàn)橹苯佑眉す馊廴诮饘俜勰┏练e，結(jié)構(gòu)件致密度可達(dá)99％以上，接近鍛造的材料胚體。目前國際上主要利用該技術(shù)制造高受力構(gòu)件及傳統(tǒng)工藝無法加工的復(fù)雜構(gòu)件、不規(guī)則構(gòu)件的成型，它能達(dá)到同牌號金屬最高強(qiáng)度的90％至95％，具有精度高、成型限制極少的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高端精密零部件制造等領(lǐng)域。

      長期以來，直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)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(tuán)隊(duì)，專門從事該項(xiàng)技術(shù)的研究和產(chǎn)品研發(fā)。通過引進(jìn)國內(nèi)外優(yōu)秀技術(shù)團(tuán)隊(duì)，加快對“機(jī)械結(jié)構(gòu)、智能控制、軟件工程、新材料”等增材制造相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在完成熔融沉積技術(shù)打印機(jī)的開發(fā)定型后，集中力量突破金屬激光燒結(jié)成型技術(shù)。經(jīng)過歷時(shí)一年的研制，終于完成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的首臺直接金屬激光燒結(jié)成型技術(shù)原理樣的試制。

目前，該所技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，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(shù)的創(chuàng)新與運(yùn)用，將推動21世紀(jì)科技的大發(fā)展。