会魔法的不仅仅是哈利波特 也可能是台3D打印机

2017-06-19 02:59:38 文/赛迪网  作者/ 佚名 最新资讯 智能制造

在《哈利波特》系列电影中,处处可见精彩纷呈的魔法。不过今天我们的主角不是手执魔杖的巫师,而是现实生活中同样可以神奇“造物”的3D打印机...

3D打印思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”,与传统制造相比,3D打印技术的优势主要体现在产品制造的复杂程度、生产制造的范围、生产制造效率、满足客户个性化需求等方面。

近几年,随着“智能制造”、“机器换人”、“工业互联网”等备受关注,3D打印(增材制造)的热度也在不断攀升中。小到纽扣,大到汽车、飞机,不管多复杂,多精细,也都能通过3D打印技术打印出来。

作为新一轮工业革命的重要标志之一,3D打印技术体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术之间的密切结合,还将在未来的智能制造产业中与各种新兴的高科技一起创造出更大的价值。

目前中,国是3D打印(增材制造)专利申请区域的集中地,专利申请数量高居全球第一。然而,增材制造科技成果转化为产品步伐较慢、比例较低,大量高端设备仍主要依赖进口,标准引领效应尚未体现。

2013年4月,科技部近期公布的最新《国家高技术研究发展计划(863计划)、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》,首次将3D打印产业纳入其中。《指南》中提到,破3D打印制造技术中的核心关键技术,研制重点装备产品,并在相关领域开展验证,初步具备开展全面推广应用的技术、装备和产业化条件。设4个研究方向:

(1)面向航空航天大型零件激光熔化成型装备研制及应用(国拨经费控制额不超过1000万元,前沿技术研究类)

针对航空航天产品研制(试制)过程中单件、小批量需求,研制适合钛合金等难加工零件直接成型的大型零件激光熔化成型装备,台面2米×2米,制件精度控制在±1%以内,堆积效率达300cm3/h以上。制定相关工业技术标准,并在航空航天产品研制零部件制造中进行应用。

(2)面向复杂零部件模具制造的大型激光烧结成型装备研制及应用(国拨经费控制额不超过1000万元,前沿技术研究类)

针对复杂零部件模具快速制造的需求,研制适合制造蜡模、蜡型、砂型制造,以及尼龙等塑料零件制造的大型激光烧结成型装备,台面2米×2米,制件精度控制在±0.1%以内,堆积效率达1000cm3/h以上。制定相关技术标准,并在汽车、模具等行业产品研制中得到应用。

(3)面向材料结构一体化复杂零部件高温高压扩散连接设备研制与应用(国拨经费控制额不超过1000万元,前沿技术类)

针对结构复杂、性能要求高、连接难度大等复杂零部件加工的需求,研制材料结构一体化复杂零件高温高压扩散连接设备和工艺,工作加热区域尺寸Φ1000mm×1000mm以上,并在航空航天产品的研制中开展应用。

(4)基于3D打印制造技术的家电行业个性化定制关键技术研究及应用示范(国拨经费控制额不超过1000万元、企业牵头申报,应用开发与集成示范类)

针对家电行业个性化定制迫切需求,结合以3D打印制造技术为核心的数字制造技术带来的制造变革,研究3D打印个性化零件设计技术、个性化定制模式、定制业务协同引擎、交互门户、运行平台等技术,开发个性化定制管理平台,并基于3D打印制造装备为终端用户提供个性化定制服务,在应用示范期内销售经济收入不少于3000万元。

一周前,广大高三学子经历了人生的一次重要节点——高考。而与此同时,3D打印行业的科学家们也在奋力研究新技术。接下来,我们一起去看看,近期3D打印行业的技术有哪些新进展吧!

1、哈工大借氧化石墨烯开发出全新的高性能3D打印墨水

本月初,哈尔滨工业大学和我国教育部研究人员将一篇论文在线发表在《Carbon》杂志上,文中讲述了氧化石墨烯(GO)在一种3D打印墨水中的应用。他们开发的这种新材料表现出与高强度混凝土相当的拉伸强度,以及与导电性最好的陶瓷纳米复合材料相同的导电率。

此次研究中的3D打印墨水是一种地聚合物,这种材料具有耐热和绝缘性能,并且能将废弃材料封装在其结构中,它包括高温陶瓷、由回收材料制成的混凝土。而作为一种原料,地聚合物本身不具有通过3D打印喷嘴的流动性。因此,为了改变它的流动性,研究人员尝试将氧化石墨烯加入其中。

2、韩国研究人员用混合3D打印机造出“便宜50倍”的人体皮肤

近日,韩国浦项科技大学研究人员开发出一种高效、低成本的方法来3D打印可用于修复手术的人体皮肤。他们的混合型细胞3D打印系统包含挤出和喷射两个模块。

据了解,这种新型3D打印机的秘诀在于它同时采用两种沉积方法:挤出和喷射。打印机同时使用挤出和喷射模块,从而允许研究员用一种PCL膜来创建基于胶原蛋白的材料。这两种物质的结合产生出非常类似于人类皮肤的东西。

研究团队说,与其他技术相比,这种3D打印方法还有其他一些很突出的优点。“重要的是,我们的新方法比其他方法便宜50倍,需要的基础材料少10倍。我们希望这一新的单步工艺可以为制造全功能的人体皮肤模型提供一个有吸引力和有用的平台”,研究人员表示。

3、GE新专利:非接触式声学监测,可提高粉床熔融金属3D打印质量

近日,美国通用电气(GE)又公布了两项“3D打印声学监测”新专利,旨在进一步提高金属3D打印的质量。据悉,这两项新专利都是在2015年申请然后在2017年公布的,主要针对的是粉床熔融3D打印技术,据说可利用声波(来有效监测打印过程,从而提高打印质量,改善3D打印功能性金属件的整个流程。

毫无疑问,这对于GE继续发展其3D打印业务有着极大的好处,因为ConceptLaser和Arcam制造的就是粉床金属3D打印机。

4、研究人员开发出用于生物医学、软机器人的3D打印硅胶技术

使用由液体和固体形式的硅氧烷形成的糊状油墨,北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经能够3D打印灵活多孔的硅橡胶结构。

由于该技术可以在干燥或潮湿的环境中使用,研究人员认为其可用于活组织。他们设想了生物医学应用,例如可以直接应用到人体上的3D打印软绷带,以及在软机器人领域的应用。另一方面,这种硅胶3D打印方法既不需要热应用也不需要特殊的化学成分。NC州研究人员认为这种技术非常可取。

5、张胜民教授团队在3D打印专用生物材料和再生医学领域获进展

近期,华中科技大学先进生物材料与组织工程研究中心张胜民教授团队利用3D打印专用生物材料成功再生修复关节软骨/骨综合缺损的研究获得新进展。

该项成果突显了三大亮点:一是采用具有完全独立自主知识产权的3D打印专用生物材料;二是利用3D打印技术构建出关节软骨/骨组织的复杂仿生结构支架;三是仿生支架在无需预置任何活细胞和生长因子条件下,实现了关节软骨/骨综合缺损的再生修复。特别是第三点,无活细胞和生长因子产品更易于被FDA、CFDA注册批准,从而为实现该项技术的快速转化奠定了基础。

据悉,团队最新发表在《生物材料》的工作,挑战了关节软骨和软骨下骨综合缺损再生修复这项世界性难题,通过采用具有完全独立自主知识产权的3D打印梯度微球专用生物材料与选择性激光3D烧结技术相结合,构建出以连续梯度微球为“建筑单元”的多层仿生关节软骨/软骨下骨缺损支架,完成体内外生物安全性评价,然后植入选定动物模型进行研究,最后实现了关节综合缺损部位的高质量再生修复,并显示出重要的临床转化前景。



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