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MIT和HU利用3D打印完成带血管的肝脏芯片

结合之前包括来自美国HU、MIT在内的全球七个机构的科学家团队最新的肝脏组织研究,科学家们在把微流体芯片、生物3D打印和水凝胶生物支架等多个方面的综合知识相互融合之后,让体外肝脏药物的测试进入了一个全新的境界。 3D打印的肝脏芯片用于药物测试能够更安全、更可靠的进行,且更适合动物和人类的疾病研究。这项研究的地点集中在哈佛大学医学院和麻省理工学院的卫生科学和技术部门。 以“纽约时报”2015年发表的数据作为参考,每5,000种新的药物成分组合中只有一种能够通过层层测试最终成为批准上市的药物。 由Ali Khademhosseini和Su Ryon Shin带领的科学家团队通过人类细胞的培养从而制造出肝脏芯片,这个芯片的特殊之处不仅仅在于使用的是人类的细胞,还在于拥有匹配的血管结构,可以给组织细胞输送营养。 首先,将人类肝脏细胞(HepG2 / C3A)与凝胶结合以制成组织结构。将藻类的墨水排列打印成肝脏中的血管,随后藻类油墨溶解,在凝胶的中心留下中空通道。使用注射器,将脐静脉内皮细胞(HUVEC)泵入中空通道并呈现血管的形状。引进血流时,通道呈现完全血管化的特征。 然后将该微流体芯片放置在生物反应器内部,保持细胞生长和增殖的恒定条件。实验结果表明,“生物打印血管并与生物反应器的集成有助于创建更接近于现实的肝脏芯片,缩小体外和体内药物测试之间的差距。带血管的肝脏芯片有助于观察和预测微循环水平的药物毒性机制。 在肝脏器官芯片的商业化领域,美国食品药品监督管理局(FDA)已经开始测试一种肝脏芯片。这是一种模拟人类器官生物功能的迷你模型,FDA将测试它是否可以有效地为人体对食物以及食源性疾病的反应建模。这些实验能帮助FDA决定,医药机构在为可能具有毒性的新化合物(如食品添加剂)提出批准申请时,是否可以用芯片数据替代动物试验数据。监管机构尝试用器官芯片替代动物试验,这在全球范围内是首次。 2017年4月11日,FDA食品****门的毒理学高级顾问Suzanne Fitzpatrick在一则博客上公布了FDA的这一动向。虽然这类芯片是被设计用于测试药物的,但Fitzpatrick所在的部门也想用它们来试一试单个器官对膳食补充剂和化妆品等产品的反应。他们还能用器官芯片来测试食源性病原体影响特定器官的具体过程。FDA的食品安全科学家们将首先评估人类肝脏芯片,接着会测试肾脏、肺和肠道模型。 这种迷你器官里包含多种人类肝脏细胞,它们长在支架上。类似血液的液体被源源不断地泵入这个系统,为细胞输送营养物质并带走代谢废物。此外,还可以在芯片中添加免疫系统组分,以测试对肝脏新陈代谢的影响。 (来自3D科学谷)

2018-10-22 13:42:31

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LDM将是3D打印支架组织的新技术

伴随着3D打印技术的不断发展,现在已经有很多形式的3D打印活组织通常都会在生物3D打印的一般类别下分组在一起,,可是这些方法是在不断变化的,这就导致了它们中的一些几乎没有相似性。虽然生物打印的这个概念依旧难以包装出来,但是科学家们仍然在不断提出这种技术的最新变化。 技术中的主要不同因素之一是如何创建支架。当印刷细胞发育和生长时,用于给印刷细胞以结构的支架是生物打印过程的关键组成部分,并且如何产生支架关系到成功或失败。台湾的一组研究人员开发了一种使用称为冷冻形式的新方法(也称为低温沉积制造)来制造支架。 在题为“Design and Development of a Novel Frozen-Form Additive Manufacturing System for Tissue Engineering Applications”的论文中,研究人员解释了为什么添加剂制造已经成为制造支架的越来越流行的方法,这是因为该技术允许科学家具有精确的控制打印支架的尺寸、形状和孔隙度,以实现特定患者的定制化需要。 然而,3D打印组织支架的最常见的方法是SLS、SLA和FDM,每个都有它们的缺点。研究人员指出,SLS在可以使用的材料方面受到限制,而对于SLA,树脂材料中的光引发剂会留下残留物或副产物,其对嵌入支架中的细胞具有毒性作用。用FDM技术制造的支架具有优异的机械性能,但它们需要高温,并且当它们冷却时趋于收缩和变形。 “在我们以前的FDM研究中,PLA22和聚乳酸【乙醇酸共聚物(PLGA)】已经被用作建筑材料,”研究人员说。“我们发现,在FDM工艺之后,PLGA的平均分子量降低到其原始值,约22.4%。这是因为在熔融挤出过程中发生热水解,这倾向于降低支架的结构强度。与SLS一样,就生长因子而言,FDM的操作温度对于生物分子来说是过高的。因此,将生物分子掺入支架是困难的。” 为了规避这些问题,研究团队开发了称之为“伪FDM”的技术,也称为低温沉积建模(LDM)。 “LDM的原理与FDM的原理相似,除了需要低温冷却平台,并且材料挤出机使用的是注射器或螺杆,而不是传统的挤出机,”研究人员说。“LDM将溶解在溶剂中的聚合物沉积到低温冷却平台中。该平台的温度远低于溶剂的结晶温度(即凝固点)。因此,聚合物溶液快速冻结,并且发生热致相分离过程。在已经应用并处理冷冻干燥后,提取溶剂,并且聚合物保持支架形状。” LDM的优点是许多的,使用该技术制作的支架可以是大孔和微孔的,并且生物分子或生物活性化合物可以在构建过程中掺入。聚合物的分子量几乎不受该方法的影响,并且该技术适用于多种合成或天然大分子材料,例如壳聚糖、藻酸盐、PLA、聚乙醇酸(PGA),PCL、PLGA和聚氨酯。LDM方法涉及将液体转变为固体,这就是为什么它被称为冷冻形式方法(FFM),或者是冷冻形式的添加剂制造系统(FFAMS)。 对于FFM过程中创建低温环境有几种不同的方法,但是它们各自也有它们的缺点。因此,研究团队决定开发一种创造低温环境的新方法,这将产生一个紧凑、实用的FFAM机器。为此,他们首先设计了一个使用四个冷却板来形成的外壳或“冷却区域”的均匀低温装置(UCD)。设计成使其能够在冷却区域内上下移动的工作板,同时也是放置在内部作为可以在其上进行沉积材料的构造板。在每一层沉积之后,将板降低,使得下一层可以在与前一层完全相同的高度处沉积,从而确保一致的温度。 UCD只是系统的一个模块。材料分配器模块由气动流体分配器组成,其充当挤出机。研究人员将基于PCL的水性聚氨酯的混合物放入其中,然后他们通过用材料3D打印支架,在每个层沉积时测量温度,以及确定用于不同支架形状的最佳喷嘴直径和层厚度来进行实验。而不是像大多数FFM方法那样使用笛卡尔系统,他们使用的是SCARA机器人的运动模块,这可以给他们更多的灵活性。 “在我们的研究中,低温冷却区域被设计为适合在一个小空间内,以便足够的空间使SCARA用于各种类型的工作站,如一个细胞播种平台,”团队指出。“因此,FFAMS可以扩展为多功能系统或用于生产支架的连续生产线,以实现商业化。 总体而言,研究人员的研究产生了具有高潜力的柔性支架,用于将来在组织工程和软组织修复中应用。虽然研究集中于具有如管和正方形等简单形状的支架的生产,他们打算在未来继续他们的研究,以开发复杂的支架模拟生物系统,以及更大、更高的支架,用于创建软骨组织,如鼻子、耳朵和气管。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-22 11:18:51

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对一种火箭发动机进行轻量化结构的设计和3D打印探索

在制造复杂轻量化结构零件方面,因为粉末床选区激光熔化的金属3D打印技术的存在,而给予了设计师更为广阔的设计空间。通过使用金属3D打印技术在实现复杂性结构方面的优势和专有的建模软件,设计师能够设计出各种轻量化结构。 一支来自澳大利亚莫纳什大学的科研团队通过金属3D打印设备和轻量化结构的设计思路,对火箭发动机零件进行了再设计和探索,该科研项目的其中一个研究成果是一个火箭发动机轻量化3D打印零件。 莫纳什大学在航空航天增材制造领域有着多年的经验积累,更是已经开发了两台3D打印的喷气式发动机,现在这款发动机已经进入到商业化阶段。 除了在飞机发动机增材制造方面的研究,通过复杂晶格建模软件平台Engine-Platform 来开发火箭发动机轻量化零件。 △通过EOS M280 打印的火箭发动机轻量化零件原型 在这个研究项目的最后一年,莫纳什大学的团队开发了一系列体现3D打印特点的概念性火箭零件,其中一个零件是火箭壁内的带有随形冷却夹芯结构的轻量化零件 由于结构的设计至关重要,莫纳什大学团队自己开发了脚本指定零件中的微格结构,通过Engine-Platform软件中开放的 Arch格式,研究团队能够避免因创建网格结构而产生大量的数据。软件中抽象的算法,大大降低了CAD模型数据的复杂度,使得模型数据更容易管理。 △通过Concept Laser X-Line 打印的火箭发动机轻量化零件原型 在设计完成之后,莫纳什大学通过EOS M 280 金属3D打印设备和不锈钢316L材料制造了一批零件的原型,并通过 Concept Laser X-Line 金属3D打印设备打印一组尺寸较大的零件原型。 (来自3D科学谷)

2018-10-22 10:49:35

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能精确测量3D打印聚合物材料特性的AFM与立体光刻技术

对于从建筑模型到功能性人体器官部件的3D打印而言,可以在光线下形成聚合物亦或是长链分子的树脂或其他材料是有着十足的吸引力的。不过,有一点是十分神秘的,即在在单个体素的固化过程中,材料的机械和流动特性会发生怎样变化。而体素是体积的3D单位,就相当于照片上的像素一般。 △对于从建筑模型到功能性人体器官部件的3D打印而言,可以在光线下形成聚合物亦或是长链分子的树脂或其他材料是有着十足的吸引力的。 现在,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员已经展示了一种新型的基于光的原子力显微(AFM)技术——样品耦合共振光学流变学(SCRPR),它可以在材料固化过程中以最小的最小尺度测量材料性质在实际中的变化方式和位置。NIST材料研究工程师Jason Killgore说:“我们对工业方法产生了浓厚的兴趣,而这只是一些会议讨论的结果。”他和他的同事现在已经在“Small”杂志上发表了这项技术。 3D印刷或增材制造受到称赞,可以十分灵活、高效地生产复杂零件,但其也有缺点,就是会在材料特性方面引入微观变化。由于软件将零件渲染为薄层,在打印前三维重建它们,因此材料的整体属性不再与打印零件的属性相匹配。相反,制造零件的性能取决于打印条件。  NIST的新方法可以测量材料如何随亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率发展的——比批量测量技术小数千倍且更快。研究人员可以使用SCRPR来测量整个固化过程中的变化,收集关键数据,以优化从生物凝胶到硬质树脂的材料加工。 这种新方法将AFM与立体光刻技术相结合,利用光线对光反应材料进行图案化,从水凝胶到增强丙烯酸树脂。由于光强度的变化或反应性分子的扩散,印刷的体素可能变得不均匀。 AFM可以感知表面的快速微小变化。在NIST SCRPR方法中,AFM探针持续与样品接触。研究人员采用商业AFM,使用紫外激光在AFM探针与样品接触的位置或附近开始形成聚合物(“聚合”)。 这种方法在有限时间跨度内,在空间中的某一个位置处测量两个值。具体而言,它测量AFM探针的共振频率(最大振动的频率)和品质因数(能量耗散的指标),跟踪整个聚合过程中这些值的变化。然后可以使用数学模型分析这些数据,以确定材料属性,例如刚度和阻尼。 用两种材料证明了该方法。一种是由橡胶光转化为玻璃的聚合物薄膜。研究人员发现,固化过程和性能取决于曝光功率和时间,并且在空间上很复杂,这证实了快速,高分辨率测量的必要性。第二种材料是商业3-D印刷树脂,在12毫秒内从液体变成固体。共振频率的升高似乎表明固化树脂的聚合和弹性增加。因此,研究人员使用AFM制作了单个聚合体素的地形图像。 让研究员感到惊讶的是,对NIST技术的兴趣远远超出了最初的3D打印应用。 (来自中国3D打印网)

2018-10-22 10:37:45

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西安交大率先以3D打印制造能降解的磁吻合环

伴随着人类科技水平的不断提高,3D打印技术正在惠及越来越多的人们。位于陕西省西安市的西安交通大学第一附属医院运用3D打印在能降解的磁吻合技术上有了重大的突破,这家医院的外科梦工场的科研员开发出了一种能实现磁吻合环的个性化和精准定制且对现在的磁外科发展会产生深远影响的3D打印可降解磁吻合环。 西安交大一附院外科梦工场自2003年开始进行磁吻合技术研究,先后获得国家自然科学基金重点项目、仪器专项,教育部创新团队和****临床重点专科建设项目等支持。首创及临床开展磁压榨胆道疏通、磁压榨胆肠吻合以及磁压榨直肠****瘘修补等创新手术,授权发明专利25项,并获得2014年教育部技术发明一等奖。但是,在磁外科的临床研究过程中,根据患者实际情况精确设计好的个体化磁环因受到当前加工技术的限制,加工难度极大,往往需要等待1个月左右才能拿到,且无法在体内降解。 中心曾开展纳米可降解磁性颗粒的研究,但仍然采取模压的方法制备,需加工特殊模具,成本高、时间长。3D打印可降解磁吻合环技术为将可降解材料和粘结型钕铁硼按一定质量比加入双螺杆挤出机挤出并造粒,然后将烘干后的混合物颗粒加入双螺杆挤出机制备打印丝。随后将含有磁性粒子的打印丝通过熔融沉积型3D打印机打印,充磁后7分钟即可得到特殊形状的磁性吻合环,无须加工模具,成本低、速度快,最终在患者体内降解。该技术的出现将极大促进磁外科的发展,最终使患者最大化受益。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-22 09:30:55

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能做到多彩3D打印的塔兰图拉狼蛛的纳米结构

众所周知,在很久之前,古人就发明出了怎么样能染出各种美丽颜色的方法,相比现代可以说的纯天然和绿色多了。颜料、胭脂、水粉……它们的产生不仅和古人的智慧结晶分不开,同时也是得益于大自然提供的天然灵感。比方说,人们投入大量的时间和资源用于从雌雄同体的蜗牛中提取排泄物,以制造一种特殊的紫色和蓝色,然而每千克的提取物最终只能产生一克需要的颜色,这种做法可以说是相当费时费力不划算的。不过现在已经有了一个让人高兴的消息,那就是一种全新的方法能让人们不再用这种费时费力不讨好的方式来提取颜色了。 可以说现代颜料的产生离不开各种复杂的化学反应。随着合成染料的成分变得越来越复杂,更多明快、大胆的颜色也随之产生。不过不幸的是,产生这些染料所需的许多化学品是极具毒性的,并且无法在自然环境下降解。不过如果你留心大自然,你会发现许多动物本身就有极其美丽繁复的颜色,但是它们却并未使用一滴染料为自己增添光彩。 随着3D打印技术的发展,其应用领域也越来越广,日前,3D打印技术也被应用于染料领域。想象一下,如何让一条蓝色的牛仔裤在不使用有害的颜料或染料,只改变其结构的情况下让其变化颜色呢?听起来容易,做起来就难了。 不过之前,有关的研究学者发现了一种名为塔兰图拉的毒蛛(tarantula),这种蜘蛛拥有的颜色异常美丽,呈现非常独特的深蓝色。虽然这只蜘蛛相当具有侵略性,且带有剧毒,但它美丽的“蓝色外套”可是一个染料宝库,其内置的纳米结构可让颜色呈现得非常精准鲜艳,而且可以肯定的是,它对环境没有任何损害。 卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究员Radwanul Hasan Siddique与其国际同事合作发现了塔蓝图拉毒蛛颜色的不寻常之处,纳米结构的花状和多层的独特性质可以让颜色呈现非常精确,而有了3D打印技术的助力,更能锦上添花。Siddique在“高级光学材料学报”上发表了他在这方面的研究成果,解释了他对这一发现的希望。 不得不说,这项发现又拓宽了3D打印技术的应用领域,也让诸位对颜色、燃料发愁的研究人员们提供了相应的解决办法,甚至可以说影响了彩色3D打印材料的制作方式,多亏了这只带有剧毒的大蜘蛛。目前,相关研究人员正努力研究,如何把这只漂亮的蓝色蜘蛛的与3D打印技术结合的作用发挥到极致,所以我们不妨拭目以待。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-22 09:22:07

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完全凭3D打印完成的火箭发动机已经完成点火测试

全球第一个完全以3D打印的方式完成的氧/烃发动机已经在新西兰马希亚半岛完成发射工作。这同时也是美国的Rocket Lab(火箭实验室)在为新西兰的Onenui第一轨道发射场交付的项目,这台发动机已经完成第二级点火测试。 火箭耗资500万美元,它的目的是载荷150kg并在500公里的太阳同步轨道上运行,这是一个测试任务,Rocket Lab在测试运行成功后将尝试挑战更高的目标。 发动机重量23,000kg,有一系列的创新,包括3D打印技术的运用。其独特的电力推进系统,主要利用高性能无刷直流电动机和锂聚合物电池来驱动其涡轮泵。可以说是紧随美国宇航局NASA最近令业界轰动的3D打印涡轮泵之后。 来自火箭实验室的Peter Beck说,“我们的团队已经成功地突破许多新技术的边界,包括碳复合材料飞行油箱,电动涡轮泵以及3D打印。我们期待着尽快将整个运载火箭正式进行测试。” Rocket Lab在过去十年来一直致力于开发火箭系统,在洛杉矶和新西兰设有办事处。目前,Rocket Lab正在新西兰Mahia半岛建造自己的发射场,这里允许发射太阳同步轨道路径在38度的倾斜。主要产品就是Electron小型运载火箭,可以将卫星送入地球轨道。最为特别的是Electron的发动机的许多关键部件都是3D打印的。 (来自3D科学谷)

2018-10-22 09:14:20

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一次缉毒行动中澳大利亚警方发现3D打印机关枪

澳大利亚当地警方在黄金海岸附近的一次缉毒行动中,发现了一个专门用于制造机关枪的3D打印实验室,该实验室中配备了电脑、钻床和3D打印机等设备,用来制造全自动机枪。 如今世界各国的警方都已经指出,3D打印武器的威胁性是真实存在的。通过自己设计或下载的CAD文件,犯罪分子便能通过3D打印机,制造出武器,而警方却无法追踪这种武器的来源。有人可能认为,3D打印武器的危险性被过于夸大。然而你此次澳大利亚的缉毒活动中,却为人们揭露了3D打印武器的黑暗世界。 在这次缉毒中发现的3D打印机枪,外形类似Uzi系列机枪。然而这不是最严重的,警方表示,此次发现的这个秘密3D打印实验室“非常精密”。内部装备了电脑、3D打印机和钻床等专业设备,共发现了四把3D打印自动机枪、消音器、子弹、手枪和其他武器装备。 目前尚不清楚,这些3D打印的机枪,威力是否和传统机枪一样,但它们确实为警方敲响了警钟。警方表示:“目前还没有测量这些武器的尺寸,但可以肯定的是,这种武器具备每分钟发射数百枚子弹的能力。犯罪分子装备了它,会对公共安全造成巨大威胁。” 或许最令人担忧的一点是,从机枪外观能看出,这种3D打印的机枪已经开过火了!警方表示:“我们之后会对这些机枪进行弹道测试,但在现场看,有明显证据显示,这种机枪已经开过火了。” 此次缉毒行动,是扫除黄金海岸附近毒品网络的最后一步。它将有效地遏制该地区的毒品交易,防止毒品流向青少年学生们。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-21 14:57:21

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全球首例高位骶骨整块切除并3D打印假体重建术于清华长庚完成

位于北京市清华长庚医院11号手术室,一台已经持续了10多个小时的骨科手术宣告顺利结束。肖嵩华教授身为骨科主任,带领脊柱中心宋飞、赵喆等医师,成功为骶1-2骨巨细胞瘤患者实施根治术,这台手术精准化整块(en-bloc)切除高位骶骨肿瘤,同时植入3D打印个体化适应型假体,重新建立脊柱骨盆稳定性,成功为患者保住下肢及二便功能,是为世界首例。 年轻父亲的第3种命运 患者刚过而立之年,是两个孩子的父亲。今年4月查出高位骶骨骨巨细胞瘤,部分神经已受肿瘤****,导致患者疼痛、行动不便。骶骨由5节骶椎融合形成,上接腰椎,下连骨盆,发挥着连接躯干和下肢的重要作用。 通过肖嵩华教授介绍,目前骶骨巨细胞瘤多采用两种治疗方法。刮除术,手术操作简单,复发率极高;全骶骨切除骨盆环重建手术,可根治肿瘤,手术难度高,国内仅少数医院可以开展,但该手术往往需要切断骶神经,患者术后将残留不同程度的下肢瘫痪、大小便失禁、性功能障碍等后遗症。手术切除肿瘤后,如何重建骨盆环,传统内植物固定系统也各有缺点。 有没有第3种可能?既争取根治,又尽可能提高患者术后的生活质量。肖嵩华带领骨科脊柱中心团队,与患者及家属反复沟通,最终决定探索第3条路——精准切除肿瘤所在的高位骶骨,并植入3D打印个体化适型假体。在彻底切除肿瘤的前提下,最大程度上保全患者的功能,将术后并发症降至最低。 团队合作备战“世界首例” 高位骶骨肿瘤精准切除;精准3D假体植入固定;手术时间和风险,是横在术者面前的三大难题。 清华长庚医院骨科3D打印团队,根据患者CT薄层扫描和核磁共振结果,率先投入术前准备。医师联合技术人员,重建脊柱骨盆三维结构,反复测算,并结合临床实际,设计3D打印个体化适型人工骶椎,与通用型人工椎体不同,该假体充分贴合患者椎体形态,并有独特设计的锁定系统,为一款个体化适型钛合金假体,经生物学、力学测试反复确定后,应用于人体。 骶骨位置深在,重要脏器及髂总、髂内等重要血管紧贴前方走行,为避免术中大量出血,血管外科吴巍巍主任提前一天为患者进行肿瘤血管栓塞;输血科马海梅主任协调调拨20u红细胞悬液,20u新鲜血浆备用;麻醉科主任张欢、赵艳军医师准备术前各项麻醉并监测手术。事已具备,一场辛苦而充满挑战的手术即将开始。 三步手术跨出骨科精准手术一大步 手术分三步。第一步前路游离保护内脏及血管。开腹经双侧腹膜后分离,保护正常组织,并确定前方截骨平面。上方至L5S1间隙,下方至S2椎体骶孔上缘,两侧至骶髂关节,由此保证整个肿瘤组织完整切除,减少肿瘤复发几率。 第二步翻身后路,行L345及髂骨螺钉固定,整块切除后方未被累及的椎板,并确定后方截骨平面,前后“会师”。 第三步再次前路,从腹膜后整块切除椎体及被肿瘤包绕的右侧S1神经根一段,并重新搭桥吻合。植入3D打印个体化适型假体,匹配后锁钉固定。 手术在新的一天的凌晨2点结束,术中,跟台护士更换了3批;前后路的转换,患者翻身2次,正常手术历时10余个小时,生命体征未出现波动,患者在ICU病房几小时后即拔管苏醒。术后的患者如厕正常,并已下地活动,复查X光片,内固定位置良好,假体完全贴合。 (来自3D科学谷)

2018-10-21 10:40:38

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基于超声波金属3D打印完成的智能零件

FBG传感器作为一种能精准的测量速度、位移、加速度、温度的光纤光栅传感器,主要是用于煤矿围岩、桥粱建筑、航空航天、石油化学工业等领域。若是把FBG 传感器嵌入到金属零部件中,那么这个零件就能变成可以感知温度、速度等变量的智能零件。 通常情况下,在金属3D打印的过程中会产生高温,这将会导致嵌入的FBG 传感器失去敏感性。因此,制造嵌入传感器的智能金属零部件,需要使用低温的制造技术。而UAM 3D打印机的独特之处在于使用了一种将超声波焊接与CNC结合起来的技术。UAM工艺主要使用使用超声波去熔融用普通金属薄片拉出的金属层,从而完成3D打印。这种方法能够实现真正冶金学意义上的粘合,并可以使用各种金属材料如铝、铜、不锈钢和钛等。在制造过程中温度低于200华氏度,在这样的温度环境下嵌入传感器可以避免传感器被损坏。 制造这个智能零部件的过程中,都钻出一个小通道,并将传感器放入小通道中,然后在通道上继续进行金属的逐层焊接。经过NASA 兰利研究中心的测试,嵌入到零部件中的传感器没有在制造过程中受到损坏,可以正常完成应变检测任务。 超声波金属焊接技术始于19 世纪 30 年代,但受超声波换能器功率的限制,多年来超声波焊接技术主要应用在塑料焊接领域。直到大功率超声波换能器出现后,该技术在焊接一定厚度的金属箔材领域得到了发展。中国也在这项技术上取得了进展,如哈尔滨工程大学和楚鑫机电合作研发的超声波快速固结成形制造装备。 (来自3D科学谷)

2018-10-21 10:02:03

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未来的医院将是能现场为患者3D打印器官的存在

澳大利亚给出了一个设想:在未来世界的医院里,医生在对患者进行详细诊断之后,就能通过获取到的患者信息,借助3D打印技术直接在医院“打印”出患者身体所需的器官供患者使用。 △3D打印人体器官 这至少是澳大利亚昆士兰科技大学对未来的设想,该大学正在建造一间“生物制造室”,可以根据需求为患者3D“打印”骨骼、软骨和其他人体器官。被称作“Herston Biofabrication Institute”的这一项目将于2017年启动,目标是“推动骨骼3D扫描、建模和打印方面的知识和技术的发展”。 这一生物制造新领域要求多个不同领域的专门技术,其中包括医学、科学、工程,甚至想象力——不断增加能够打印的人体器官。澳大利亚****长卡梅隆·迪克(Cameron Dick)在谈到这一新项目时表示,“研究人员、科学家、护士和医生将通力合作,使患者获得最好的治疗效果。我们对医疗卫生的愿景是,在未来的医院中,手术室将配备有3D打印机,随时可以根据需要为患者打印器官。” 虽然3D打印技术已经证明可以在医疗领域发挥作用,但距离打印出能在手术中使用的心脏等人体器官还相当遥远。昆士兰科技大学的项目将改变这一现状,该大学副教授米娅·伍德拉夫(Mia Woodruff)称,项目的“终极目标”是利用3D打印技术制造人体器官。 伍德拉夫表示,“目前有大量患者在等待接受器官移植手术,我们希望能向他们提供帮助。我们不可能在明天3D打印出可供器官移植手术使用的人体器官,但我们将联合研究人员、医生、患者、工程师和业界合作伙伴,开发出可以用于临床的新技术。” (来自OFweek3D打印网)

2018-10-21 09:00:14

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3D打印超音速飞机的难题已被攻克

和其他材料比起来,3D打印陶瓷依旧还是一种比较稀有的材料。由于其本身就有一定的局限性,通常都要通过烧结粉末来进行打印,打印后就会出现多孔渗透的情况,相对来说较弱的终端产品耐热性也不高。这也从另一方面大大限制了能打印物体的形状和大小;到目前为止,3D打印的陶瓷数量不仅有限,而且体积都不大,大部分还都是一些装饰物品亦或是餐具。 不过,得益于波音和通用汽车控股的HRL实验室的资深化学工程师Zak Eckel和资深化学师Chaoyin Zhou博士开发了一款陶瓷树脂,可以通过立体平版印刷打印。实际上,该公司称之为“预陶瓷”树脂,其打印效果像是个普通的塑料树脂,然后再高温窑烧,变成一个高密度陶瓷。最终成品要比其他3D打印的陶瓷硬度强十倍,而且几乎没有气孔,同时能够承受超过 1700°C的高温。 “我们全新的3D打印流程,充分利用了很多碳氧化硅陶瓷的优良性能,比如高硬度,高强度,耐高温,以及抗磨损和抗腐蚀,等等。”项目经理Tobias Schaedler博士说道。 在新材料首次测试之前,碳化硅陶瓷还从来没有用3D打印的方式实现。HRL公司相信,通过改变树脂结构,这种材料能够改变制造多种类型的陶瓷。新树脂材料对一些行业将产生显著影响,应用范围也十分广泛,比如航空航天,电子行业等等。 Tobias Schaedler博士 传统陶瓷已经在航空航天制造领域使用了很长时间了,他们是非常理想的材料------重量轻,强度高,耐热性好。而这款新式的3D打印陶瓷将用于喷气式飞机引擎,甚至是整个喷气式飞机的机身。这将有助于超音速飞机的制造(如果用超音速飞机的话,未来从美国飞到日本可能只需要短短几个小时就可以了)。 “如果飞机飞得太快,比如在大气层里以十倍音速飞行,那么由于空气摩擦,任何飞机机身都会变热,”Schaedler博士说道,“如果人们想要制造超音速飞机,那么就需要使用陶瓷来制造整体外壳。” 这个材料也可以通过自动传输高分子光敏聚合物波导原型制造,这款原型设备是世界上最轻的结构材料。整个流程可以说速度非常快,制造零部件也就是几秒或几分钟时间。不过,3D打印却能支持更加灵活的几何设计,这也是目前为止其他陶瓷制造工艺所无法比拟的。传统陶瓷制造也有一些优势,包括强度,耐热性,等等,但是那些技术依然难以加工或铸造,而且在大小和形状上受到限制。就像我们见过的其他材料(比如金属),3D打印陶瓷可以制造出任何形状和尺寸的产品,这就是为什么它们在航空领域里有如此大潜力的原因。 除了制造大型喷气式飞机引擎,HRL预计,陶瓷树脂也可以用于一些微型复杂应用,比如微电子机械系统和电子器件封装等。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-20 10:23:04

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若是有生之年能移民太空 你愿意离开地球吗?

当提及3D打印和太空移民,若是你只是仅仅将二者定位在各种火箭亦或是探测器上,那么你可就想错了。实际上,世界各国的研究员他们的终极目标就是直接在行星上进行3D打印,从而辅助实现太空移民的伟大战略。 早在2015年,RedWorks花费了大量精力在星际探索与增材制造结合研究上,他们的首个为人所知的雄心壮志就是:在火星上设计适合人类居住的可3D打印的房子。或许你会觉得这是异想天开,不过,之后便正式宣布即将开始测试相关研究成果。 将要进行测试的研究成果专为火星移民设计,而这些衍生技术也是该他们这个“Made for Mars”项目的重要部分,如果测试成功,他们将会继续研究并推出适合消费者和工业应用的相关产品。 对于为什么想到推出这样一个项目,给出了两个理由:向普通老百姓展示宇宙探索的利益;为各个领域提供真正有用的东西。 若你还不了解他们究竟想干什么,在这里可以简单介绍一下。由多名航空航天工程,环境管理,生产制造和地质勘探等方面的专业人士组成,他们的目标就是依靠3D打印技术实现移民计划,包括月球、火星移民。很多人想到宇宙移民,可能会想要把地球上的东西全部运送到行星上去。而他们的观念与此不同,RedWorks的目标是就地取材,比如利用月球上的风化层材料直接通过增材制造来建造所需物品。近来,行星资源公司用他们收集到的外星陨石制作了一系列精致的3D打印零件,看上去,这项目标也不算痴人说梦。 他们的短期目标是通过这种低成本的3D打印解决方案,为4位宇航员提供能维持1年的水、食物、空气、以及卫生设备。 若是所言非虚那么我们在不久之后便会得到相关的测试结果,这无疑是一件激动人心的事情。本以为有生之年不会看到人类实现太空殖民的愿景,但是科技的发展日新月异,刷新着我们的认知。尤其是在宇宙开发越来越私人化、商业化的情况下,短短几年内,关于太空探索的日程一次次提前。在这里想要问问诸位如果有一天真的能移民火星了,你愿意去吗? (来自3D虎)

2018-10-20 09:07:16

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3D打印应用新领域由美国海陆两军携手共创

作为当今世界硕果仅存的超级大国,美国海陆两军通力合作共同开创在3D打印应用中的新领域,研究通过3D打印来测试军事装备结构的完整性。 为了更好的监测军事装备的结构健康,位于美国陆军皮卡汀尼兵工厂的武器研发与工程中心(ARDEC)的工程人员与美海军空中作战中心航空分部(NAWCAD)的工程人员已合作将内部传感器嵌入到3D打印的金属零件中。 NAWCAD 相关负责人称,当前,海军仅限于使用外部传感器来对军事装备进行结构健康监测。然而,由于外部传感器是在零部件外面工作,它们不一定能准确反应零部件内部损伤。此外,外部传感器不一定能对在严苛环境下运行的、具有复杂形状的零部件进行健康监测,诸如飞机发动机。 由于美国陆军ARDEC在金属增材制造和传感器嵌入方面的专长,NAWCAD与ARDEC的材料、制造和原型技术分部接洽,以帮助他们制造试样。ARDEC的工程师将力传感器嵌入到3D打印的金属零件中,这在之前从未这样做过。通过将传感器嵌入金属零件中,研究人员尝试获得更精确的数据以及减少噪音。内部传感器能够测量零件特定部分的压力,并告知零件是否挠曲。如果成功,传感器可能被嵌入到飞机或其他技术中,无论运行环境或制造的零件有多么复杂。有可能将传感器放入到飞机的翼梁中,翼梁就在发动机热喷气的后面,以便能够准确判断作用在板上的压力或从发动机上获得的负载或推力。 对于海军而言,项目最具挑战性的是寻找一种既能经受增材制造工艺,同时又能在嵌入到3D打印的零件时探测应变的传感器。这是一种尝试,以获悉什么会对3D打印零件的结构产生影响,以及如何弱化这种影响。这在很大程度上取决于3D打印的材料行为以及传感器在经受3D打印过程后能否继续使用。 ARDEC工程师们专为测试3D打印的零件称为拉伸试样,由NAWCAD工程师设计,具有内腔以存放传感器。NAWCAD目前还不具备金属增材制造能力,因此有机会与ARDEC进行合作。ARDEC正在用4340钢粉打印拉伸试样。4340钢粉是一种高强度低合金钢,钢粉参数由ARDEC工程师开发。工程师们利用3D打印建造零件时,打印中途将传感器嵌入型腔。3D打印的零件也将包括传统的外部传感器。在测试阶段,工程师们将把零件拉伸至失效,以确定嵌入的传感器能够提供准确的读数。 ARDEC的工程师们希望一个月之内就有结果,并认为这次合作是一个如何与其他军种协作而带来各军种较大成功的例证。这一为期六个月的项目来源于海军航空系统司令部(N****AIR)创新挑战项目,以为海军技术挑战提出独特的解决方案。 (来自3D虎)

2018-10-20 08:13:23

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有超强结构之称的石墨烯材料诞生于科学家之手

时至今日,已经有越来越多的科学家认为石墨烯将会是有史以来最有潜力的材料之一。这是因为原子厚的碳原子链是强的、轻的,而且在污染清除、防水涂层以及能量储存等方面都有所应用。 尽管石墨烯自从20世纪40年代以来一直都在研究,可是科学家在将其构造成3D层次上的有用结构形式方面遇到了相当大的困难。但现在,麻省理工学院的科学家已经想出如何将石墨烯建成有用的3D形状,具有比钢更轻和更坚固的潜力。 新的研究标志着材料向前迈出了重要的一步。六角形结构基本上是“未卷绕的”碳纳米管,仅为原子厚度,通常仅在二维水平上起作用。尽管存在这种限制,但石墨烯比钢铁强100多倍,并且将二维强度转换为可用于三维建筑材料的结构一直是石墨烯研究人员多年来的愿望。现在,科学家可能将这种转变转为现实。 科学进展杂志发表了MIT研究的结果,描述了研究人员如何创造一种多孔的三维石墨烯材料。在石墨烯的合成过程中,团队增加了热量和压力,以便将小片石墨烯压缩在一起,产生类似于珊瑚的一种单细胞藻类的复杂海绵状结构。这些结构虽然不是非常致密,但具有大的表面积,并且非常强;一个石墨烯样品仅具有钢的5%的密度,但是是10倍的强度。 研究人员希望他们能够创造有用的石墨烯结构,其实际上比空气轻,但是在原子级的计算机建模中发现,这种结构将被外部空气压力压碎。但科学家确实创建了称为螺旋线的复杂几何结构的放大3D打印模型,理论上可以形成一类新的超强和轻质材料的基础,这些材料甚至不必局限于石墨烯。 “你可以用任何东西替换材料,”研究的主要作者Markus Buehler在麻省理工学院的一份声明中说。“几何是主导因素,它有可能改变许多事情。” 理论上,在微观水平上使用这些陀螺形状设计的石墨烯甚至可以比该团队能够产生的最强的多孔石墨烯材料更强。 研究合作者赵钦(音译)在声明中说,“一旦我们创建了这些三维结构,我们就想看看什么是极限?什么是我们可以生产的最强的材料?” 麻省理工学院研究建立科学家新的工作,如Andre Geim和Knostantin Novoselov,他们以隔离石墨烯赢得了2010年诺贝尔物理学奖。自从他们在2004年第一次推出隔离材料以来,世界各地的科学家开始认真地找出异常材料的实际用途。正如Pete Spotts在2010年10月的****科学监测报告所写的那样:石墨烯本质上是一个二维晶体,原子整齐排列成看起来像鸡丝的图案。一旦获奖者展示了如何从一块石墨中分离出一层石墨烯,材料科学家们就迅速找到了它们的视线。 随后的工作已经证明,薄的材料比钢至少强100倍,比铜更有效地导电,是已知的高度柔性的、最透明的材料,并且在传导热方面是非常有效的。 “石墨烯有可能改变你的生活方式,就像塑料一样,”Andre Geim说道。在诺贝尔委员会宣布下,他和同事Knostantin Novoselov已经赢得了150万美元的奖金。 现在,在原子薄石墨烯规模上创建理想强的陀螺的能力可能超过当前任何制造方法。但麻省理工学院的研究人员希望,有一天,从研究中获得的几何知识可以用于创造更强的建筑材料,从个人设备到建筑物。 布朗大学工程教授Huajian Gao说,“计算建模与基于3D打印的实验的组合是本文中使用的一种强有力的新方法。在3D打印的帮助下,在宏观实验中,看到最初从纳米级模拟中得到的尺度定律重现。” (来自OFweek3D打印网)

2018-10-19 13:55:43

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声波牵引束装置是由3D打印机打印完成

所谓的单向声学牵引束就是一种利用单向声波捕捉并牵引物体的装置。阿西尔·马佐博士(Dr Asier Marzo)在西班牙纳瓦拉公立大学攻读博士学位的同时,还参与了这个装置的研发工作。现在马佐博士作为布里斯托大学的一名助理研究员,给这项技术进行了相应的调整,可以让任何人都能借助3D打印制造出这种装置。 “它还能使苍蝇之类的小物体悬浮在空中。使用起来非常方便。”该研究团队带头人马佐博士指出。 该技术让人们看到了一线希望:将来我们也许能利用类似的技术,移动较大的物体 该研究将被发表在《应用物理通讯》期刊上。其中解释了声波束的制造过程。 虽然利用声波使物体悬浮、移动并不是什么新概念,但这项新科技的不同之处在于,它不仅仅能用声波推动物体,还能拉动物体,包括小珠子和昆虫等等。 马佐博士表示:“关键在于,它能把物体拉向声源方向。将物体推离声源是很容易实现的,但要把它们拉向声源就很困难了。当你移动牵引束时,物体也会随之移动,否则就会被牵引束困住、一动不动。它还能使苍蝇之类的小物体悬浮在空中。使用起来非常方便。我们会给出一套使用说明,介绍需要用到哪些部件,还会提供一段分步讲解视频。用到的元件都非常简单,在亚马逊上不到50英镑(约合420元人民币)就能买到。” 自制声波牵引束具有非常广泛的用途,甚至能用来研究低引力环境对生物的影响。 “近期有几篇论文提出了这样的问题:如果我们将胚胎悬浮在空中,它会如何生长?如果我们将细菌悬浮在空中,又会发生什么事情?”马佐博士指出,例如,研究人员发现,肠道沙门氏菌悬浮在空中时的毒性会增强三倍。有些微生物在微重力环境下会产生不同的反应。” 该装置采用了三种不同的设计,每种采用了不同的波长,能够用来牵引不同的物体。 不过,该装置依然很难牵引直径超过声波波长一半的物体。这就导致可以被牵引的物体直径仅有几毫米。 该装置的工作原理如下:牵引束在单个声源处产生声波。装置采用的超材料(metamaterial)中包含大量长度不同的管状结构。当声波通过这些管状结构之后,就构成了牵引束。 马佐博士指出:“我们此前曾研发过一种牵引束,但它结构复杂、成本高昂,因为它需要用到相位阵列,也就是一套复杂的电子元件系统。而在此次研究中,我们研发了一种简单的、静态的牵引束,只需用到一块静止的材料。” 研究人员需要解决的主要问题之一是,要让该装置不受低端3D打印机的限制。等这一问题解决之后,该研究团队将着手研发该牵引束的其余部分,并采用易于购买的、由开源电子设备供应商提供的元件。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-19 11:15:49

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将3D打印枪支列入持续弹道学的研究中

之前位于来自澳大利亚新南威尔士州(NSW)的警察正在以前所未有的强硬态度来对3D打印枪支进行打击活动。究其原因是因为警察偶然在一个地下实验室中发现了3D打印而成的冲锋枪之后,NSW的Wayne Hoffman警官就宣布其将把3D打印枪支作为团队持续弹道学研究的一部分。 “很多人认为3D打印技术是一个新兴的技术发展趋势,因此我们必须这样做。3D打印技术确实是非常重要的技术,但是我们必须要有相关的法律来对其进行监管。” Wayne Hoffman说到。 作为他们调查的一部分,NSW警察使用了3D打印机制作出能够释放小型武器弹药的塑料左轮手枪。测试结果表明,这把3D打印手枪可以射出子弹,并穿透人体14厘米的深度,这对于人类来说,几乎是致命的伤。 尽管澳大利亚有严格的枪支法律,但是目前的报告显示,犯罪分子在获取、创造和分发武器方面的手段越来越多。而在这其中,最流行也最便捷的就是使用3D打印技术。虽然澳大利亚医学协会曾希望国家枪支登记处做出回应,但3D打印武器的出现对立法者而言,也是很难进行规范化处理的。 事实上,虽然3D打印枪支零部件不会被登记,但是它却是制作枪支最重要的一步。NSW警察指出,缺乏专业的枪支管制则意味着罪犯可以在这个法律漏洞下为所欲为。“不过,自制枪支对于制作者来说也是一种威胁,他们没有经过质量测试检查,因此很有可能会出现走火等情况。” Wayne Hoffman说。 之后新南威尔士州已经没有发现新的3D打印枪支了。但是在昆士兰州又发现了几把,随后警方将继续做进一步的调查。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-19 11:01:22

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火星栖息地冰穹由3D打印技术完成开发

一支由NASA专家、建筑师和设计师组成的队伍对外发布了火星冰穹。这是一个能用在火星基于冰的栖息地概念。而这个概念是早在2015年NASA的3D打印生境挑战的得主的火星冰屋的一个演变。 因为火星的表面具有极高的温度,并且因为红色星球的气氛不能提供足够的免受高能辐射的保护,地球上的第一批人类定居者将需要健全和有效的避难所,保护他们免受野生环境的影响。然而,建造这样的避难所却有难题:由于宇航员在从地球的最终旅程中只能取得有限的资源,所以该建筑物不能由任何旧材料制成。相反,我们的火星殖民者需要使用他们在火星上找到的任何东西 - 包括水。 这证明了NASA的前瞻性本质,它最新的火星栖息地概念实际上是NASA 2015年3D打印生境挑战的得主的火星冰屋的一个演变。获奖得主云建筑办公室设计的一个可3D打印的冰屋获得了25,000美元的奖金,这个概念涉及3D打印冰,可以在火星上找到,并保持它包含在透明的ETFE膜内。NASA对这个想法印象深刻,它不仅授予Clouds AO大奖,而且还以火星冰穹的形式进一步发展这个想法。 一组由NASA专家、设计师和建筑师组成的团队,最近开始在位于美国弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心工作,他们一直在开发,并让火星冰穹成为一个火星居住的可行概念。“致力于确定需求、目标和制约因素后,我们迅速评估了许多疯狂的、脑洞大开的想法,最终融合到当前的Ice Home设计,这提供了一个完善的工程解决方案,”Langley高级系统工程师Kevin Vipavetz说道。 虽然环形冰穹可能需要一年多的时间储存水,但据NASA透露,它可以在船员到达之前建造和填充,因为机器人可以提前送到火星。一旦宇航员到达,冰穹可能会提供更好的好处。对于人类来说,富氢水可以屏蔽银河宇宙射线,这是人类在火星上最大的威胁之一,因为它们可能导致癌症或急性放射病。此外,存储在3D打印栖息地内的水可能被转换为火星上升车的火箭燃料。 基于水的3D打印栖息地的最大优点之一是,宇航员将受到免受宇宙射线的保护,但仍将通过半透明的墙接收大量的光。“我们选择的所有材料都是半透明的,所以一些外面的日光可以照射进来,让你感觉这是一个家,而不是一个洞穴,”Langley Mars Ice首席研究员Kevin Kempton说道。 但是,对于那些生活在栖息地的人来说,白天会是一个优势,但还有其他关键的考虑,如结构材料的选择。“构成冰穹的材料必须在火星恶劣的环境中经受多年的使用,包括紫外线辐射、带电粒子辐射,可能还有一些原子氧、高氯酸盐以及沙尘暴。”Langley研究员Sheila Ann Thibeault说道。 冰穹项目的研究人员正在寻求可以更快地从火星中提取水的方法。目前,他们认为有可能以每天一立方米的速度填充栖息地,并在400天内完成栖息地的建造。然而,如果他们能找到一种提高这个速率的方法,那么项目可以在规模上进行扩大。 最终,NASA专家、建筑师和设计师只是想让栖息地能为被派遣到那的人提供尽可能有用和舒适的居住环境。“经过几个月的太空旅行,当你第一次到达火星,你的新家已经准备好让你搬进去,这将是一个伟大的一天,” Kempton说。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-19 10:54:12

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关节疼痛的根源由3D扫描和3D打印揭开

相信大家都知道,我们人类经过漫长的进化历史,就在这段时间中,人类做出了许多惊人的事情,并且认为人类是四足动物的后代。当然了,人类进化到今天的过程并不是特别完美。来自英国牛津大学的一些研究员已经研究进化是怎么导致我们许多现代人面临的一些痛苦和加重的情况,这在我们进入老年之后尤为明显。 牛津骨科进化小组由临床讲师Paul Monk博士、动物学教授Fritz Vollrath和矫形外科和肌肉骨骼科学教授Jonathan Rees博士组成。该小组对人类骨骼的进化起源进行研究,其如何变成我们现在的骨骼结构,以及他们今天负责的骨科问题。 目前,很少有成年人没有经历某种类型的复发性或慢性关节疼痛,这些疾病似乎并没有来处。在不考虑身材、体重、饮食和身体活动水平的情况下,背部问题和膝盖问题无处不在的折磨人们。根据牛津研究人员的说法,其原因可能会一直回到人类开始用两条腿走路。 “在医院诊所,我们很容易看到患有肩部疼痛、膝盖前部疼痛、髋关节炎的人群,在年轻人中,我们看到一些关节有弹出的倾向。”Monk博士说,“我们想知道当我们结束了这种奇怪的骨头和关节的安排,让人们有了这些问题。这让我们感到,答案是通过进化来寻找。” 为此,研究小组对位于牛津大学、伦敦自然史博物馆和华盛顿特区的史密森学会的224个古骨标本进行CT扫描。这些扫描不仅来自人类。而且还有灵长类动物、恐龙和其他动物,这些数据被用来创建一个3D模型库。研究人员通过研究和比较,以跟踪单个骨头的形状和结构在数百万年的过程中的变化。 在整个研究过程中,他们发现人类大腿骨的“颈部”似乎在人类开始用两条腿行走时开始变得越来越厚,这是非常有意义的,因为大腿骨骼需要适应以支持额外的重量。不幸的是,股骨颈骨较厚,更可能发展为关节炎,这就是为什么这么多成年人患有髋部疼痛的良好解释。 更不幸的是,如果人体继续以与它已经存在数百万年的相同轨迹演变,股骨颈骨将继续变厚,导致更多的关节炎病例。研究人员使用3D模型来打印“未来的骨架”,使用数学算法来预测人类骨骼将如何继续改变形状,如果他们的预测是正确的,那不仅仅是臀部会发展恶化的问题。该研究还发现,肩膀中腱和血管通过的间隙随着时间的推移变得越来越窄,这将解释一些人在抬起他们的头部时会有疼痛的感觉。 “这些模型将使我们能够识别许多现代联合条件的根本原因,以及使我们能够预见未来可能基于生活方式和遗传变化开始出现的问题,”Monk博士说。 “目前的趋势表明,联合替代品的现代形状在将来不会工作,这意味着我们需要重新考虑我们的方法进行许多常见的手术。我们还想看看我们将来会是什么样子,并且回答诸如‘我们是如何变得更高、更快或更弱’的问题,以及‘我们可能正在演变为更早的未来需要?’”。 与过去的化石标本不同,未来的变化并不是一成不变的,有许多未知因素可能影响人类未来变化和适应的方式。然而,牛津大学的研究可以让我们了解我们的后代可能是什么样子,以及他们可能面临的问题。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-18 14:15:35

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在太空中进行生物3D打印活性组织的俄罗斯

宇宙作为一个浩瀚无垠的空间,在地球资源日益减少逐渐消耗殆尽的情况下,世界各国都把希望的目光投向了宇宙空间,期盼可以在宇宙中也能找到可占之处。然而自从首台功能性3D打印物体在太空中制造出来,已经过去了4年。实际上和在太空中完成3D打印零部件以及开办空间设计大赛有关的事情早就不新鲜了。可是似乎极少听到和在太空中进行医疗3D打印的时事。不过这片空白已经由俄罗斯开发的名为Roscosmos项目,率先突破了。这份计划是在未来可以在太空中进行早期生物3D打印组织的实验。 使用3D打印机生产活性组织是一种相当尖端的生物医学技术,同时因为专利往往能难通过,所以导致了这项技术在法律上也是非常具有挑战性的技术。 不过事实上,生物3D打印组织是非常困难的,即便你成功创建和3D打印了细胞结构,你也需要保持细胞继续存活。而当你处在太空中的真空和零重力环境中时,困难系数则会加倍。因此,科学家需要创建特殊的脚手架来支持ISS的工作进行。俄罗斯领先的空间制造商Rocket和太空公司(RAS)Energia的工程师正在研发Roscosmos工程项目,希望可以通过将3D打印设备放置在微重力条件下来打印出生物3D打印组织。 “在微重力的条件下,细胞和组织生长的方向性和几何形状的控制与在地球上不同。各种实验已经证明了使用细胞、组织和小型生物体的培养作为工具,能够加强我们对微重力中的生物过程的理解。” Roscosmos工程项目负责人RAS Energia说到。 不过,在设备完成并发送到ISS之前,它需要在地面上进行广泛的测试。 然后,将需要为实验开发程序,然后教授给ISS的宇航员。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-18 13:54:51

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世界第一颗属于俄罗斯的3D打印卫星进入预定轨道

来自俄罗斯托木斯克工业大学高技术物理学研究所所长雅科夫列夫指出,在航空航天领域中,每次在发射运输飞船的时候,航天器和它的有效载荷都会承受严重的震动,严重的甚至有导致航天器被毁灭的可能。这就导致了在研究以及设计这种结构的时候都要考虑到它们的动态加载。 △俄罗斯的世界上首颗3D打印卫星 雅科夫列夫说,“在托木斯克工业大学的项目中采用了新的多级技术,设计时考虑到了结构部件以及材料的内部结构。因此研究者在数字设计阶段时就可以进行最大程度接近现实的虚拟实验。‘Tomsk-TPU-120’是俄罗斯第一颗外壳借助3D打印机制成的卫星,设计时考虑到了多级动态模拟结果。采用这些技术可大大缩短研制时间,减少实际试验次数,找到新的材料和设计方面的最佳解决方案,还可降低项目成本。”雅科夫列夫进一步解释说。 把每公斤的有效载荷运到轨道,需要大笔资金。为了保证在飞船上升时卫星部件和结构的完整性,需要利用多个安全节点。采用3D打印这一新的生产技术的动态模拟,可大大减少结构重量,同时又不改变它的牢固特性以及抗震动性。 托木斯克工业大学高技术物理学研究所所长雅科夫列夫告诉我们,“这个试验只是研发不同用途小型卫星长期工作的第一阶段。” 2016年春托木斯克工业大学研制的卫星被送到了国际空间站。俄罗斯宇航员将从国际空间站进行发射。宇航员初步计划将在2017年7月再次进入太空。届时将让卫星进行自由飞行。 估计卫星寿命约为4-6个月。在此期间它的轨道将逐渐降低,最终卫星将毁于大气层。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-18 11:12:41

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对3D打印超材料进行设计的重构软件

所谓的超材料就是材料的设计表现出特殊的特性,有着天然材料不存在的超常物理性质的人工复合结构亦或是复合材料。到现在为止,发展出的超材料包括了”左手材料”、”光子晶体”、”超磁性材料”等。 哈佛John A.保尔森工程和应用科学学院和哈佛Wyss威斯生物启发工程研究所的研究人员在哈佛大学通过多材料3D打印技术开发出可重构超材料的基础设计框架软件。 超材料不同寻常的特性主要依赖于独特的机械结构,而这些特定的结构通常是通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计,可以突破某些表观自然规律的限制。 哈佛的研究人员尝试通过建立一个基础设计框架,从而实现几何形状和几个功能之间切换,他们的发现已经发表在自然杂志上。因为这个基础设计框架并不限制打印尺寸,可以从米级到纳米尺度的应用,从减震建筑材料升级到光子晶体的超材料结构。 哈佛大学Katia Bertoldi教授认为在可重构结构领域,设计空间是非常大的,所以面临的挑战是要想出聪明的策略来研究它,通过与设计师和数学家的合作,哈佛找到了一种方法来概括这些规则,并迅速产生了许多有趣的设计。 Wyss威斯工程研究所的科学家很快就意识到,随着多面体立体图形组件(通常)超过六面可作为设计单元,可用于挤压、重构一个模板,或者用于薄壁结构。结合设计和计算建模,他们能够创建一些不同的组合,以及一个用于快速、准确地建立类似材料的蓝图。 这个框架宛如一个软件工具包,智能构建可重构的材料。基于计算模型,哈佛大学的研究人员能够量化材料弯曲的各种不同的方式,并计算这样的运动会如何影响像刚度这样的特性。他们现在可以使用他们的数字框架快速循环几百万种不同的图案,让电脑通过理想的属性设置给定一个恰当的设计。一旦一个给定的设计被选中,科学家们能够使用多材料3D打印机以及激光切割纸板、双面胶带等材料组合来创造超材料的原型。 按照相关研究员所述,这个软件工具包为开发超材料能结构和航空航天工程师、材料科学家、物理学家、机械工程师、生物医学工程师、设计师和建筑师是有用的。 国内在超材料方面也涌现出积极的研究,根据3D科学谷的市场研究,活跃的科研单位有东南大学,中国人民****空军工程大学,西安交通大学,北京交通大学等。 东南大学通过3D打印一种自相似的空间折叠结构的分形声学超材料,用于宽带声聚焦透镜;中国人民****空军工程大学开发了基于水或水溶液的超材料频率选择表面的设计方法,利用3D打印技术将低介电常数材料打印成特殊形状,使其能对特定尺寸与特定形状的水进行封装;西安交通大学使用液态光敏树脂和固体微粒作为打印原料进行目标超材料实体进行3D打印,3D科学谷了解到其中液态光敏树脂作为超材料基材的原材料,固体微粒作为人造微结构,最终形成固态光敏树脂为基材并包裹具有二维空间拓扑排序人造微结构的超材料,北京交通大学通过3D打印技术制备太赫兹波导预制棒,按照波导立体结构逐片打印以形成太赫兹波导预制棒进而拉制成太赫兹波,简化了制作工艺,降低了带有锐角微结构复杂横截面且纵向可变的太赫兹波导预制棒的制作成本,为后续拉制出具有优越传输性能的太赫兹波导,提供了很好的基础。 (来自3D科学谷)

2018-10-18 10:43:31

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应用于膜工业中3D打印技术的潜力

在环保、电子电力、生物医药、能源、饮用水净化、化工、海水淡化、石油、食品等诸多领域都有膜工业技术应用的身影。而这所谓的膜,则是一种把气体或者液体分子分离为两部分的半渗透选择性屏障,最常见的例子就是把盐从水中分离出来的反渗透膜。就目前全球情况而言,由于高达15%的能源消耗都和精细化学品、气体和淡水等工业产品的分离和净化有关,然而在整个分离过程中也占了整个工业资本和运营成本的40%至70%,因此尽快提高制造技术对节约能源有着积极意义。 巴斯大学高级分离工程中心(CASE)的科学家将3D打印技术引入了膜工业中,用于制造不同形状、类型和设计的膜,科研团队研究发现,相比以前制造的膜,3D打印膜能够进行更精确的设计、制造和控制。巴斯大学高级分离工程中心的研究论文近日在Journal of Membrane Science 期刊中发表。 在研究中,巴斯大学高级分离工程中心科学家总结了目前膜工程所棉纶的限制,受限于当前的制造技术,膜的形式主要有管状、中空状纤维和平面表面样式。目前人们能制造出的膜相对来说是不精确的,这将限制膜成功分离不同物质的能力。 研究团队表示,3D打印非常适合用来制造带有设计孔状和表面形状的膜,这些孔状和形状可以增加膜表面的微观混合和剪切流,从而大大减少疏通堵塞所耗费的时间和能源,同时还能让膜在更长的时间内保持清洁。 研究负责人Darrell Patterson博士表示,虽然3D打印技术还无法大规模生产出有价格竞争力的膜,但这项研究揭示了3D打印在膜工业中的潜力,即生产出带有受控的复杂孔状结构或整合表面图案的膜,以及仿生结构的膜,这些膜是目前无法生产的。 3D打印的膜可以让众多工业应用领域实现更可持续的分子分离并降低能源使用,随着世界各地对环保要求的增长,巴斯大学的研究方向受到了膜工业的关注。 (来自3D科学谷)

2018-10-18 10:26:36

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非晶态金属3D打印已然在我国现身

所谓的非晶态金属(金属玻璃)有被称之为非晶态合金,它不仅有着玻璃和金属的双重优点,而且还克服了两者各自的弊端(比方说玻璃易碎, 没有延展性。金属玻璃的强度高于钢, 硬度超过高硬工具钢, 且具有一定的韧性和刚性)。正因如此,人们就将这种金属玻璃冠以“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”之名。 非晶态金属集众多优异性能于一身,比如高强度、高硬度、耐磨以及耐腐蚀 等。这些优异的性能使其在航空航天、汽车船舶、装甲防护、精密仪器、电力、 能源、电子、生物医学等领域都具备广泛的应用前景。 目前通常采用的铜模铸造法制备出的非晶态金属的尺寸仅为厘米级,严重地制约其工程化应用。 另外,由于因为非晶态金属存在严重的室温脆性问题,所以导致其在室温下难以进行机械加工,因此也就难以获得精密复杂的非晶态金属构件。 激光3D打印技术加工非晶态金属的难点在于,由于基于粉末床的激光3D打印是一种逐点离散熔覆沉积的成型方法,其每点所受激光加热面积较小,熔池的热量可以迅速向基体扩散;如果熔池的冷却速率高于所打印金属材料形成非晶态所需的临界冷却速率,则熔体在冷凝的过程中不发生晶化,即获得非晶态;逐层沉积则可制备具有复杂形状、无尺寸限制的非晶态金属构件。 在使用激光3D打印技术成形金属构件的过程中,熔池附近的热量主要都是通过所制备的金属构件基体向外传导,激光熔池的冷却速率主要取决于金属构件基体内部的温度梯度。对于成型需要较高冷却速率的非晶态金属构件,较低的基体温度梯度会使熔池的热量无法快速扩散出去,导致熔池在冷凝的过程中发生 晶化,导致无法获得全非晶态的金属构件,降低金属构件的性能。大连交通大学通过提高熔池的冷却速率,来达到激光3D打印成形非晶态金属构件的目的。 大连理工大学通过真空操作环境中主要利用将工作台外侧设置冷却液工作池,保证所制备的金属构件始终处于较低温度,提高金属构件熔池附近的温度梯度,从而快速高效地扩散掉金属构件熔池附近热量,进而避免晶化的发生。 粉末床工作台安装在冷却液工作池内,工作台外周环绕有多层循环冷却水管,循环冷却水管的主体置于所述冷却液工作池内,循环冷却水管的进、出水管穿过所述冷却液工作池并置于真空手套箱外。 在打印过程中,激光3D打印成形的金属构件始终浸泡于冷却液中, 冷却液的液面低于激光打印层面且保持在预设的高度,冷却液的液面上升速率与激光3D成形金属构件的堆积速率相等。从而保证激光熔池的热量可以高效快速地通过金属构件基体和冷却液输送掉。 通过调节冷却液流量控制阀,控制冷却液液面上升速度,使冷却液液面始终低于激光打印层面一定距离,保证金属构件熔池的热量可以快速地经金属构件基体流向冷却液;循环冷却水管环绕工作台多层并置于冷却液工作池内,能及时带走冷却液热量,降低冷却液温度。 目前大连交通大学这项技术的可行性与商业前景如何还有待继续探索。不过,现在已经发现欧盟的增材制造路线图中通过3D 打印制备非晶态金属也属于欧盟支持的路线图中的一个方向。 (来自3D科学谷)

2018-10-18 09:31:45

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澳大利亚率先在制造超导谐振腔上用上3D打印

由于超导谐振腔具有极低的射频消耗,因此在许多场合它都具有潜在使用价值,用超导材料制作而成的射频超导谐振腔(以下简称超导腔),在超导的状态下有着损耗小、表面电阻小和品质因数高的特点。不过它高昂的造价也是这项技术的高门槛之一。 一直以来,材料科学家们在3D打印的时候普遍关注打印出来的产品的力学性能,而忽视了其电气性能。而现在,来自澳大利亚墨尔本大学的科学家Daniel Creedon及其团队在获得3D打印超导谐振腔腔的突破,这在世界范围内属于首例,可更快、更便宜地设计和制造新一代的超导谐振腔带来了不可思议的解决方案,更将我们对3D打印应用领域的关注点再一次拓宽。 超导谐振腔在越来越多的实验工具用来研究宇宙的性质,它们的目的是储存微波,让他们耗费尽可能少的能量并同时产生共鸣。共鸣的微波能够加速粒子加速器中的带电粒子,产生高稳定频率,以实现测量光速等应用。在这一过程中,微波需要与超导腔表面材料中的电子相互作用。因此,材料的电阻是影响谐振腔性能的一个主要因素,而众所周知超导材料的电阻基本为零。 为了研究3D打印对这些装置的超导性能的影响,Creedon和他的同事使用SLM选择性激光融化铝粉的打印技术,并制作出两个腔体。相比于原来的制造方法,选择性激光融化技术快速而且造价不象原来那么昂贵,当然3D打印的对象表面往往比较粗糙。 另外,Creedon团队所使用的铝粉的成分与标准的工业铝Al-6061并不一样。他们使用的铝粉重量比中含有12%的硅,而通常只有0.8%。此外,它还含有少量的铁(0.118%)和铜(0.003%),而通常标准的工业铝含有0.7%的铁、0.15%的铜和1.2%的镁。 经过测试发现,这些3D打印的腔体在1.2 Kelvin开尔问预期温度下达到超导状态,其电性能与工业铝Al 6061类似,并且3D打印工艺带来的粗糙腔壁表面也没有对超导性能带来明显影响。 随后,Creedon团队通过对其中的一个腔体进行内部表面抛光、降低粗糙度来提高其超导性能。随后,他们又将其加热到770 K的温度,并持续了四个小时,然后慢慢冷却至室温,通过这个过程将硅从材料中去除, 而去除残余的硅杂质后发现Q因子有了明显改进。 下一步Creedon团队打算尝试使用纯铝粉末,并且还希望改进超导腔的槽型设计以打印出传统机加工技术无法实现的形状。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-18 08:53:45

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印度3D打印低成本的功能性机械手

最近这几年印度的许多举动都让世界各国忍俊不禁,这一次印度终于“正经”了一回。一群来自自印度Amrita大学的攻城狮开发出了一款全新的3D打印机械手。这款机械手能够举起重量达到400克的物体,甚至还能处理手机。相关的攻城狮在喀拉拉邦Keralum的一个会议上对这款机械手进行相应的介绍。这个会议讨论了以人道主义为基础的机器人和自动化应用。 Amrita大学机械工程系教授Ganesha Upuda博士解释说:“新的机械假手是用橡胶和镍制成的。实验测试表明,它比其他假手在承载能力、耐久性和强度方面更胜一筹。” 和其他3D打印假手不同的是,Amrita研究人员开发的假手有四个手指和一个由低重量的伺服电机驱动的拇指。据了解,假手由肌电传感器控制并由一个12V的可充电电池驱动,佩戴者身体所做出的动作甚至也可以控制它,传感器会收集这些动作并将其转换成程序性动作。假手的动作本身是通过伺服电机操控连接到手指的滑轮和线而实现的。 在当前的迭代版本中,3D打印机械手可以通过软件来控制,能用计算机、手机,甚至蓝牙来操控软件。最终,研究人员希望他们的3D打印假手能完全由佩戴者的大脑控制。 综上所述,3D打印技术的使用显著降低了新机械假手的成本。传统上,功能性假手的制造涉及到复杂的材料和结构。例如,它们通常需要电线、电缆、链条、皮带、人造肌肉等液压或气动元件,这意味着假手通常是非常昂贵的,并且很重。 工程师们希望他们开发的低成本、功能性3D打印假手能帮助改善上肢残疾的人的生活。现在,他们已经完成注册专利,对这款创新性产品进行商业化。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-17 14:20:42

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将仿生网钢纤维增强混凝土材料归属于3D打印建筑技术

由于纯粹的混凝土极易发生断裂,因此在各种建筑物中混凝土都是需要和钢筋一起混合使用的。自然新兴的3D打印建筑技术也不例外,在进行混凝土3D打印的时候需要不断停止,在其承重的部分插入钢筋,不过这样的做法也代表着没有办法完全实现建筑的自动化。一位来自德国的纤维专家及发明家Kai Parthy,已经开始尝试让3D打印建筑过程自动化以及更简化,他的做法就是把可塑性材料BMSF(仿生网钢纤维)在打印过程中自动插入到混凝土材料中,以此来增强建筑物的硬度和韧性。 将钢纤维或塑料纤维混入到混凝土材料中可以增加材料的硬度和韧性,但这种材料通常志适合用于地面层,仍不能用于建造像天花板这样的承重结构。Kai Parthy 研发的BASF材料以小块的形式存在,它们可以均匀的插入任何混凝土形状中,尺寸从1到10厘米不等,以确保能适合XYZ轴所代表的各个方向。BMSF材料与混凝土结合可以改变混凝土的拉伸力和耐用性。 由于BMSF材料具有高度的延展性和适应性,它们可以像金属丝一样卷成圈来运输,还可以进行切割。Kai Parthy表示,用户可以使用BMSF纤维材料创造高载荷的混凝土(最大化钢/混凝土比率),以形成坚不可摧的高韧性混凝土材料,使用这种材料可以建造抗震结构。 关于BMSF纤维材料怎样应用在3D打印建筑技术中,Kai Parthy的思路是将插入BMSF纤维的过程与3D打印合为一体,比方说,利用一台装有两个打印喷嘴的机械臂,一个喷嘴用于沉积混凝土材料,另一个喷嘴同时将BMSF纤维沉积到混凝土层中,从而完全自动化的完成承重建筑结构的建造过程。 虽然这个设想还需要实践证明,但Kai Parthy 研发的BMSF仿生网钢纤维材料以及与混凝土材料混合使用的思路,为推动3D打印建筑技术的应用作出了贡献。目前相关技术已在申请专利。 (来自3D科学谷)

2018-10-17 14:04:09

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搭载传感器的器官芯片由3D打印技术完成

作为来自美国高等学府的哈佛大学Wyss生物工程研究所和哈佛John A. Paulson工程和应用科学院的研究员制造出来第一个完整的搭载传感系统的3D打印芯片上的器官(Organ-on-a-Chip)。这款芯片的器官能做到模拟天然组织的结构和功能,已经成为了能替代传统动物实验的解决方案。该研究所当前已经开发出了足以模拟心脏、肌肉、舌头、肺、肠、肾、骨髓的微结构和功能的器官芯片。 不过制备芯片器官和收集数据的过程非常昂贵和辛苦,以往的方式是使用一种复杂的多步骤光刻工艺在洁净室里制造,数据收集往往需要显微镜或高速照相机。而哈佛大学通过3D打印这种数字化的制造技术让这些过程变得更加轻松,这些3D打印的芯片是可编程的,通过芯片上面的微型器官,科研人员能够轻松地通过集成传感系统更改和自定义其尺寸、形状和其它物理属性,使研究人员能够在培养过程中有更多的次数轻松地收集可靠的数据。 在芯片制造中3D打印专用油墨起到了关键作用,哈佛大学的研究人员开发了6种不同的油墨,这些油墨可以将软应变传感器集成到组织的微结构当中。我们可以看到在打印托盘上有多个白色盒子,每一个盒子里面都有单独的组织和集成的传感器,研究人员可以在一次打印中就打印出多种不同的芯片器官。 在研究过程中,科研人员曾3D打印了一个带集成传感器的心肌组织芯片,通过这些芯片研究人员就可以在心肌发育和成熟的过程中出现渐变的时候不断的收集数据,从而研究心肌组织暴露在药物毒素下的渐变性影响。该技术将为体外组织工程、毒理学和药物筛选研究开辟一条新的途径。 (来自3D科学谷)

2018-10-17 13:53:20

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沃尔沃卡车公司代表一行完成对先临三维的参观考察

2018年10月16日,欧洲著名卡车制造商,瑞典沃尔沃卡车公司采购部高级副总裁Ranäng Martin,日本及中国区采购副总裁Gendre Nicolas等一行五人,专程对先临三维进行了参观考察。先临三维云打印董事长赵东来等管理团队成员参与了本次接待工作。 沃尔沃卡车是沃尔沃集团的子公司,其生产的高端重卡有着90年的发展历史,在世界范围内有着较高的知名度和市场份额。本次沃尔沃卡车公司走访先临主要有两大目的。首先,随着其特定车型的迭代,一些老旧零部件就会随之停产或更新。为此,他们计划通过3D扫描 + 3D打印的一站式解决方案,按需为客户打印零部件成品(售后件),从而以数字化供应链的方式最大化地降低风险,减少资金和备件库存的压力,增加整个售后服务系统的效率。此外,他们也希望将3D打印技术应用于卡车关键零部件的研发阶段,减少研发成本,加快产品的研发、交付周期,以实现公司亚太区战略部署的优化。 在会谈期间,先临三维云打印公司赵东来董事长及公司研发人员对来宾们介绍了先临三维的企业规模、业务构成、技术发展,并针对沃尔沃卡车公司方面最关注的3D打印汽车零部件应用进行了详细的讲解和答疑。最后,赵东来董事长带领来宾们参观了展厅和生产车间,让他们对先临三维的3D打印工艺、应用技术研发能力、质量保证体系有了更深层次的了解。 交流和参观结束后,沃尔沃卡车公司代表们对先临三维的3D打印技术和服务尤其是汽车零部件领域的3D打印解决方案表达了高度的认可和赞许。同时,他们希望与先临三维云打印公司进行更深入的合作交流,共同携手在3D打印技术应用于卡车零部件生产加工方面精诚合作、互利共赢。  

2018-10-17 10:43:08

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获得330万欧元资金的纳米3D打印大脑神经网络的项目

阿斯顿大学(Aston University)作为一家坐落于英国伯明翰的研究教育机构。这所高校的研究员正在尝试凭借纳米3D打印技术来对大脑中的神经网络进行复制。这个项目也被称之为MESO-BRAIN,将使用产生于成人细胞的多能干细胞。 在此之前,这所高校的研究人员志在创造出人类大脑的工作部件,以将其用于筛选和移植目的。他们使用一台3D纳米打印机制造出大脑神经网络。阿斯顿大学MSc干细胞和再生医学项目的主任Eric Hill博士说:“这项研究可能会让我们重建出脑结构,这将帮助我们了解发展过程中的大脑网络形式,并提供工具以帮助我们了解阿尔茨海默等疾病是如何影响这些网络的。” 新的MESO-BRAIN项目将涉及使用由成人细胞(已被转变成脑细胞)产生的多能干细胞。随后,他们将以精确的形式3D打印这些脑细胞,从而创造出具有特定生物结构的神经网络,在这个过程中他们会使用先进的成像和检测技术来监测神经网络的活性。 那些参与MESO-BRAIN项目的人说,若是这个项目能够顺利完成任务,那么以后的药物测试和治疗筛选就能在活的3D打印人类神经网络上进行,而不是人或动物。这或将会是掀起整个医疗和神经科学研究领域的一场革命,并且帮助推进针对痴呆症等大脑疾病的重要研究。或许在未来,3D打印神经网络甚至可能会被用来修复或替换患有帕金森、痴呆或其他脑损伤的人的脑部受损部分。 “如果我们可用3D纳米打印来改善大脑受损区域神经元的连接,我们将能开发出更有效的方法来治疗那些痴呆或脑损伤,”MESO-BRAIN项目的负责人Edik Rafailov教授说。 这个开创性的MESO-BRAIN项目预计将持续至2019年,作为未来和新兴技术(FET)计划的一部分,这个项目已经从欧委会那里获得了330万欧元的资金,并且这个项目由阿斯顿大学领导。 “到目前为止,以这种方式复制和繁殖细胞的尝试结果只有2D组织或不清晰的、与在人体内发现的结构不相像的3D组织,”Rafailov补充说,“我们正在致力于开发的新打印形式肯定会改变这一点。MESO-BRAIN项目可能会改善成千上万人的质量。” (来自OFweek3D打印网)

2018-10-17 09:39:24

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为让细胞有更好的支撑 用生物墨水填充碳纳米管

为了能够培养人体的血管、组织甚至是完整的人体器官而采用生物3D打印一直都是医疗领域的研究员不懈追求的主要目标。然而研究员都普遍面对着一个问题,那就是怎么样3D打印一个能让细胞在其中长时间村和生长的支架。由于当前绝大多数的解决方法都是用嵌入干细胞的水凝胶作为生物3D打印的生物墨水,水凝胶材料作文提供细胞支撑以及所需的营养。 生物墨水中的细胞支撑材料不仅具有生物相容性,而且还需要处于液体状态。经过3D打印创建自支撑结构后,这种材料就会变硬。然而目前常见的生物墨水难以实现液体和固体状态之间的平衡,这将导致创建的结构不稳定。理想情况下,生物墨水在印刷过程中应该是液体状的,打印完成后会变为固体状态。 一支来自美国德克萨斯大学阿灵顿分校(UTA)的科研团队正在致力于研究一种新型的生物墨水,该墨水中被填充了碳纳米管。研究员表示这将彻底改变生物油墨原本的机械性能,每当生物油墨承受挤出的压力时会变成液体状态,在打印完成之后压力被释放的情况下,该油墨就会还原为固体状。这项研究结果将有希望为细胞提供足够的支撑。该科研项目获得了美国国家科学基金会10万美元的研究资助。 这个科研项目需要一段时间才会产生结果,UTA 的研究负责人Kyungsuk Yum博士表示:“器官是非常复杂的结构,如果我们成功了,我们将能够打印更复杂的3D组织结构,该结构具有更高的分辨率,它更类似于我们身体内部的器官。” 这支UTA 的科研团队并不是唯一致力于解决生物3D打印细胞支撑难题的团队,比方说来自美国宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员就曾经尝试在藻酸盐中注入软骨细胞,以此来制作一种生物3D打印的支撑材料。  (来自3D科学谷)

2018-10-17 09:25:34

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让3D打印电路具有导电性的居然是闪光

由于许多电子设备制造的电路以及电子元器件的技术因为需要稀有的材料、先进的制造设备和较高的加工温度,所以因此而导致价格高昂。来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学和联邦科学与工业研究组织的科学家们共同开发了一种全新的制造技术,即只要廉价和已经广泛使用的材料以及闪光照光技术就可以做到印刷电子元器件了。这项技术的出现将会有很大可能改变当今智能手机、太阳能电池、LED灯和平板电脑的制造方式。 这是一种廉价、无毒,并且可以扩展的制造方法,在室温下即可完成电子电路、电子元器件的制造。这种方法首先需要使用一种喷墨打印机或者3D打印机以及一种特殊配方的墨水“画”出所需的电子电路。然后通过一种短暂而强烈的闪光对材料进行照射,光照之后的电子电路材料化学属性和物理属性都将发生改变,例如,由绝缘材料变为导体。 研究员对此表示,这项技术将通过缩减制造时间和成本促进当前电子设备制造的发展。由于这种工艺不需要常规电子产品制造的那种高温环境,因此通过该技术可以在塑料等熔点低的承印物上直接构建电子器件,为制造结构灵活、轻便的电子设备创造了条件。 这项技术的研究负责人Enrico预测,这种技术为来可以用来3D打印造型灵活的可折叠电子产品。比如,将太阳能电池直接打印在车辆表面,或者打印在旅行者的背包上,让他们在行走的时候可以为笔记本电脑充电。作为一种低成本的电子产品制造方法,该技术还可以用来制造一次性使用的电子器件。 电子3D打印技术已被应用在复杂曲面或柔性承印物、低熔点基材上直接制造电气器件。比方说,气溶胶喷射技术已被用来在无人机机翼上打印共形传感器。其中,具有导电、介电或半导体性质的3D打印“电子油墨”非常关键。相比直接将导电油墨喷印在基材上的电子3D打印技术,澳大利亚科学家通过闪光来改变3D打印电路导电属性的技术究竟在成本、导电性能、制造时间或者使用寿命等方面有哪些优势,就让我们拭目以待吧。 (来自3D科学谷)

2018-10-16 14:16:24

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智能穿戴设备的供电问题由3D打印技术解决

伴随着智能手环、智能手表、智能贾夹克衫这些各式各样的智能可穿戴设备进入人们的视线和日常生活当中,虽然种类繁多但是也都有一个共同点,那就是便携和小巧。也正是这个特点,对智能可穿戴设备的供电方式提出了严峻的挑战。由于这类设备在设计之初就是设计精巧,自然其内部电池也大不到哪里去,电容量也不可能像手机和平板电脑般有较高的电量储备,在这种情况下凭借无线充电的方式随时能进行传输充电也就成为了必要。 导电线圈在无线充电装置中起到关键作用,线圈被固定在无线充电装置的内部,这些内部结构往往复杂而狭小,如何将充电线圈进行固定?如何灵活的控制线圈的圈数和尺寸?对于这些问题,常见的制造方式是怎样实现的?而3D打印的方式又能够带来哪些突破? 在复杂或狭小的壳体表面直接3D打印导电线圈 目前,多数无线充电装置中的无线充电接收端是将已制造好的导电线圈粘接到产品壳体上的,因导电线圈内应力的存在使得线圈边缘容易变形翘起,影响其充电功能。同时粘结用的胶也存在耐久性问题,使用时间长或充电时线圈发热也会导致充电线圈翘起甚至会掉落。 由于线圈的圈数及形状都已经确定下来,如果调试中出现问题则需要很长时间对线圈尺寸及圈数等参数进行调整,并重新安装。对于一些特殊结构的可穿戴产品,特别是一些小产品及使用触点式充电的产品,内部往往会有凸台结构或凹槽等特殊结构,那么普通充电线圈将更加难以粘接在这些结构上面。 针对这些问题深圳还是威健康科技另辟蹊径,采用3D打印技术直接将导电油墨打印在穿戴产品的外壳上,形成穿戴产品接收端的导电线圈。3D打印线圈所使用的导电油墨为导电银浆或导电银钯浆等导电材料,该种材料打印性良好,且与可穿戴产品壳体的结合力良好,使得线路与壳体成为一个整体而不易出现翘起,剥离等不良状况。 在进行3D打印之前,首先设定好导电线圈的圈数和尺寸,同时由于3D打印技术的灵活性,可根据不同充电效率对充电线圈进行调整。不过,在可穿戴产品的壳体上进行导电油墨的3D打印并没有完成全部的工作,接下来还需要对可穿戴产品进行烘烤使导电油墨固化。 完成固化之后,3D打印线圈的端点将与金属导电馈点粘接在一起,金属导电馈点则与主板充电线路相连接,进而实现3D打印导电线圈的无线充电功能。 这种直接在可穿戴产品壳体上3D打印导电油墨的技术,为解决小型及复杂可穿戴产品的供电问题开辟了一条新途径。 (来自OFweek3D打印网)

2018-10-16 13:04:59

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一种新型生物墨水应用于3D打印骨组织

不管是再生医学还是生物3D打印,它们的最终目的都是为了能够培养出足以替代人体原本器官的人造器官,以此来解决因为移植器官短缺的问题以及在器官移植后患者身体产生的排异反应。想要3D打印器官,那么第一步就是要得培养所需要的细胞,之后凭借生物3D打印机来把生物墨水和细胞的混合材料沉积至3D支架之上。不过要怎么做才能让细胞能长时间存活?怎么让细胞按照人们之前所设计的结构来进行生长?这些都是在生物3D打印器官过程中会面临的挑战。 与细胞混合在一起的生物墨水在3D打印器官培养过程中起到了重要作用,它们能够为细胞生长提供营养和支撑。英国布里斯托大学的科学家研究发现了一种生物墨水,这种材料可为生物3D打印软骨或骨骼组织提供支撑和营养输送的通道。 温度升高就固化,完成任务就退出 来自英国的布里斯托大学研究发现的生物墨水包含两种聚合物,其中一种是从海藻中提取的天然聚合物,另外一种是医疗中常用的合成聚合物。当温度达到37°C时,合成聚合物将使墨水固化,从液体转化成为凝胶。从海藻中提取的天然聚合物材料则为细胞提供所需的养分。合成聚合物材料遇到温度升高就发生固化的特点,使液体状的墨水材料能够被塑造为复杂的三维结构。干细胞生长在这种生物墨水中既获得了营养,又获得了”造型”。 这种生物墨水的特殊之处还不止这些。首席研究人员透露到,墨水中的合成聚合物材料只是暂时存在的,当细胞营养物质被引入之后,合成聚合物材料将退出三维结构,留下许多微观孔隙。这些孔隙为干细胞提供了更有效的营养输送通道。 这种生物墨水的应用是培养3D打印软骨或骨骼组织。在生物墨水的支持下,干细胞将成长为软骨细胞或成骨细胞。经过几周的时间,这些细胞将成长为一个可用于移植的完整尺寸的软骨或骨骼。 相关科研论文已发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊,论文题目是:3D Bioprinting Using a Templated Porous Bioink。 (来自3D科学谷)

2018-10-16 10:35:12

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用X射线显微镜3D打印纳米镜片只用1分钟

来自位于德国的斯图加特马克斯普朗克(Max Planck)智能系统研究所的科学家们利用3D打印技术来把聚合物材料制造有着纳米尺寸特点以及出众的聚焦能力的X射线透镜。这项全新的技术可以让他们在短短一分钟内制造出有着极其有利的X射线光学特性的每个单透镜,最终大大降低了原型制造和制造的成本。科学家们为此还申请了发明专利。 △通过扫描电子显微镜对显微照片成像  X射线显微镜是独特地结合纳米尺寸分辨率和大穿透深度的成像工具。 X射线显微镜或XRM是唯一能够以高分辨率研究埋藏特征的技术,例如,它允许您在不破坏计算机中央处理单元的情况下查看其中的缺陷,使微机械在工作条件下可见,并研究自然环境中细胞的细胞器。 然而,X射线的聚焦需要具有极具挑战性的纳米级几何形状的光学器件。由于其复杂的纳米制造方法,单个镜头可能花费高达数万欧元。 Max Planck智能系统研究所的现代磁系统和物理智能部门已经联手寻找一种新的,更便宜的方法来制作3D Kinoforms,会聚透镜,能够有效地聚焦X射线。 Kinoforms以非理想的近似图案制造,并且需要复杂的多步骤制造工艺。这就是3D打印发挥作用的地方。他们发现飞秒双光子纳米3D打印是制造这种衍射X射线光学元件的最佳方法。 “我们使用了飞秒脉冲红外(IR)激光器,以及可以通过同时吸收多个红外光子来聚合的光刻胶,以写入小于光波长的结构”,Umut T. Sanli博士解释说。“通过这种方式,我们实现了极具挑战性的X射线透镜几何结构,具有纳米级特征和非常高的聚焦效率,”他继续说道。初步结果显示,使用直接软X射线成像和ptychography的3D打印的kinoforms表现出优越的性能,效率高达20%。 由于辐射损坏,几乎每年都需要更换XRM的X射线光学系统。因此,重要的是找到高产量的制造工艺来制造X射线透镜。 “选择合适的材料是制造过程的关键部分,”Micro / Nano集团负责人Kahraman Keskinbora博士解释道。他和他的团队选择双光子聚合(2PP)聚合物来制造X射线透镜。 “我们意识到2PP-聚合物具有非常有利的X射线光学特性,只能与铍 ,一种剧毒元素, 以及非常昂贵的钻石相匹配。”此外,铍和金刚石都很难成形在纳米尺度上进入所需的3D轮廓。 “使用新发明,镜头的3D打印只需不到一分钟,因此,X射线镜头的原型制造和制造成本大大降低。此外,聚合物镜片制造安全,一旦优化,制作很简单。“Hakan Ceylan博士强调说。 △3D纳米打印技术在新概念和新型X射线光学中的应用 “我们通过将几个镜头组合在一起向前迈进了一步。 通过集成各种光学器件,我们可以有效地控制和操纵X射线波阵面。 随着几个镜头和其他波前成形元件一个接一个地定位,我们可以优化这些集成的X射线光学系统,即使是非常坚硬的X射线能量范围,“Keskinbora说。 “因此,有许多新的研究场所可供遵循。” 研究人员在Max-Planck-Innovation的帮助下为他们的发明申请了专利申请。 (来自南极熊)

2018-10-16 10:24:16

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