【年終盤點】2016年3D列印行業十大突破
OFweek3D列印網訊 3D列印可以稱為數位製造或增材製造，是快速成型技術的一種。隨著3D列印行業的快速發展，國內外研究人員針對3D列印的各類研究也持續進行著，並取得了諸多進展。接下來，小編將帶大家一起回顧2016年裡3D列印技術研究的十大突破。
1、金屬3D列印基礎研究獲重大突破
日前，來自美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究團隊宣佈，他們正在研究一項困擾著常見金屬3D列印技術的重大問題。據悉，他們的發現將發表在8月份的《Acta Materialia》，並有可能加快3D列印技術的應用。
據瞭解，基於PBF的3D列印技術在市場上有幾種形式，比如EOS的直接金屬鐳射燒結（DMLS）、Arcam的電子束熔融（EBM）、SLM Solutions的多光束選擇性鐳射熔融（SLM）等。像Stratasys在其德州Austin的合同制造工廠裡就有很多台DMLS機器。
據實驗顯示，當鐳射熔融這些粉末時，即使金屬熔池的溫度冷卻下來，其產生的氣流超出熔池的部分也會給它帶來金屬顆粒。而冷卻的熔池意味著這些顆粒不會完全熔化。這一現象也是首次在科研文獻中被公開，據信這就是金屬3D列印部件表面粗糙度和孔隙產生的原因。科學家們稱，這項研究非常重要，因為對於構建空間內不斷變化的環境條件的瞭解可以讓系統獲得對金屬3D列印物件更精確的控制，從而可以實現耐用部件的可重複列印。
2、新複合材料可3D列印“超彈性骨頭”
近日一篇刊登在《ScienceTranslationalMedicine》上的研究論文顯示，一種被稱為“超彈性骨頭”的新複合材料將為重建手術帶來一個新的突破。這種“超彈性骨頭” 主要利用一種叫做羥基磷灰石的天然礦物生成，可以被植入到皮下作為骨頭生長的支架，或是取代失去的骨頭。
研究人員通過多次實驗證明， 3D列印出來的骨支架上細胞不僅非常容易生長－－數周後就填滿了目的地區域，而且還能自行終止骨骼礦物質的生長。同時，研究人員還在實際外科手術中成功測試了這種新材料。
然而不管上面這些實驗多麼成功，它們在數量上還是太過局限，最終該材料還是要經過人體實驗才算真正的成功。對此，研究論文作者之一Ramille Shah表示，希望能在5年內對人體進行測試。
3、哈佛大學3D列印厚實血管組織問世
日前，哈佛大學John A． Paulson工程與應用科學學院（SEAS）與哈佛Wyss生物工程研究所組成的一個科學家團隊已經發明了一種方法，可以用人類幹細胞、細胞外基質和內襯血管內皮細胞的迴圈通道3D列印出厚實的血管化組織構造。最終形成的包含在深層組織內的血管網路能夠使液體、營養物質和細胞生長因數均勻地灌注於整個組織。這項重大突破已經於2016年3月7日發表在了《 Proceedings of the National Academy of Sciences》雜誌上。
該方法將血管管路與活細胞和細胞外基質結合起來，使該結構能夠像活體組織那樣發揮作用。在研究中，Lewis及其研究團隊證明，他們3D生物列印的組織可以維持像活組織結構那樣的功能超過六個星期！
值得一提的是，擁有這種在組織內的預製血管，能有效增強組織深層的細胞功能，並通過灌注營養物質和生長因數等物質全面調節這些細胞的功能。
4、Optomec突破性技術可3D列印微米級智慧結構
2016年8月16日，全球領先的3D列印電子及金屬3D列印系統供應商Optomec公司宣佈，其氣溶膠噴射技術（Aerosol Jet Technology）已經可以實現在微米尺度上帶嵌入電子元件的3D聚合物和複合結構的列印。這一突破將為電子和生物醫藥行業開發成本更低、尺寸更小的下一代產品帶來巨大的應用前景。
據稱，這種直接的數位方法優化了製造工藝，減少了生產步驟和材料用量，因此氣溶膠噴射3D微結構列印技術也是一種經濟的、綠色技術。且氣溶膠噴射3D微結構列印技術具有超高的解析度，可以實現最低10微米的側面特徵尺寸，其橫向和垂向構建解析度分別在1微米到100納米之間，而且可以實現超過100：1的長寬比。此外，這種3D微結構也可以在現有部件和產品（比如半導體晶片、醫療設備或工業零部件）上列印。
5、新型3D列印技術突破現有金屬零部件製造瓶頸
鐳射製造技術已成為新一代高端製造技術之一。近期，浙江工業大學機械工程學院姚建華教授率研究團隊提出了“基於超音速鐳射沉積的金屬增材製造技術基礎研究”，將目光瞄準了“超音速冷噴塗 雷射技術”這種新型的3D列印技術，有效突破現有金屬零部件製造瓶頸。
據姚建華介紹，目前課題組是國際上首個提出將超音速冷噴塗沉積與雷射技術相結合實現金屬3D列印的觀點。在前期基礎研究基礎上，協同創新中心將聯合劍橋大學合作等國內外頂級團隊，通過對超音速動量場與高能雷射光束溫度場等多能量場耦合關係、沉積層顆粒和沉積層之間的固態結合機理以及增材製造形成過程中缺陷及應力的產生機制等科學問題的研究，獲得實現增材製造必須的工藝及品質控制方法，打破現有金屬零部件增材製造技術瓶頸，最終利用該技術實現高端裝備關鍵零部件的高效率、高品質、低成本智慧化增材製造，為浙江乃至全國製造業轉型升級提供關鍵技術支撐。
1、金屬3D列印基礎研究獲重大突破
日前，來自美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究團隊宣佈，他們正在研究一項困擾著常見金屬3D列印技術的重大問題。據悉，他們的發現將發表在8月份的《Acta Materialia》，並有可能加快3D列印技術的應用。
據瞭解，基於PBF的3D列印技術在市場上有幾種形式，比如EOS的直接金屬鐳射燒結（DMLS）、Arcam的電子束熔融（EBM）、SLM Solutions的多光束選擇性鐳射熔融（SLM）等。像Stratasys在其德州Austin的合同制造工廠裡就有很多台DMLS機器。
據實驗顯示，當鐳射熔融這些粉末時，即使金屬熔池的溫度冷卻下來，其產生的氣流超出熔池的部分也會給它帶來金屬顆粒。而冷卻的熔池意味著這些顆粒不會完全熔化。這一現象也是首次在科研文獻中被公開，據信這就是金屬3D列印部件表面粗糙度和孔隙產生的原因。科學家們稱，這項研究非常重要，因為對於構建空間內不斷變化的環境條件的瞭解可以讓系統獲得對金屬3D列印物件更精確的控制，從而可以實現耐用部件的可重複列印。
2、新複合材料可3D列印“超彈性骨頭”
近日一篇刊登在《ScienceTranslationalMedicine》上的研究論文顯示，一種被稱為“超彈性骨頭”的新複合材料將為重建手術帶來一個新的突破。這種“超彈性骨頭” 主要利用一種叫做羥基磷灰石的天然礦物生成，可以被植入到皮下作為骨頭生長的支架，或是取代失去的骨頭。
研究人員通過多次實驗證明， 3D列印出來的骨支架上細胞不僅非常容易生長－－數周後就填滿了目的地區域，而且還能自行終止骨骼礦物質的生長。同時，研究人員還在實際外科手術中成功測試了這種新材料。
然而不管上面這些實驗多麼成功，它們在數量上還是太過局限，最終該材料還是要經過人體實驗才算真正的成功。對此，研究論文作者之一Ramille Shah表示，希望能在5年內對人體進行測試。
3、哈佛大學3D列印厚實血管組織問世
日前，哈佛大學John A． Paulson工程與應用科學學院（SEAS）與哈佛Wyss生物工程研究所組成的一個科學家團隊已經發明了一種方法，可以用人類幹細胞、細胞外基質和內襯血管內皮細胞的迴圈通道3D列印出厚實的血管化組織構造。最終形成的包含在深層組織內的血管網路能夠使液體、營養物質和細胞生長因數均勻地灌注於整個組織。這項重大突破已經於2016年3月7日發表在了《 Proceedings of the National Academy of Sciences》雜誌上。
該方法將血管管路與活細胞和細胞外基質結合起來，使該結構能夠像活體組織那樣發揮作用。在研究中，Lewis及其研究團隊證明，他們3D生物列印的組織可以維持像活組織結構那樣的功能超過六個星期！
值得一提的是，擁有這種在組織內的預製血管，能有效增強組織深層的細胞功能，並通過灌注營養物質和生長因數等物質全面調節這些細胞的功能。
4、Optomec突破性技術可3D列印微米級智慧結構
2016年8月16日，全球領先的3D列印電子及金屬3D列印系統供應商Optomec公司宣佈，其氣溶膠噴射技術（Aerosol Jet Technology）已經可以實現在微米尺度上帶嵌入電子元件的3D聚合物和複合結構的列印。這一突破將為電子和生物醫藥行業開發成本更低、尺寸更小的下一代產品帶來巨大的應用前景。
據稱，這種直接的數位方法優化了製造工藝，減少了生產步驟和材料用量，因此氣溶膠噴射3D微結構列印技術也是一種經濟的、綠色技術。且氣溶膠噴射3D微結構列印技術具有超高的解析度，可以實現最低10微米的側面特徵尺寸，其橫向和垂向構建解析度分別在1微米到100納米之間，而且可以實現超過100：1的長寬比。此外，這種3D微結構也可以在現有部件和產品（比如半導體晶片、醫療設備或工業零部件）上列印。
5、新型3D列印技術突破現有金屬零部件製造瓶頸
鐳射製造技術已成為新一代高端製造技術之一。近期，浙江工業大學機械工程學院姚建華教授率研究團隊提出了“基於超音速鐳射沉積的金屬增材製造技術基礎研究”，將目光瞄準了“超音速冷噴塗 雷射技術”這種新型的3D列印技術，有效突破現有金屬零部件製造瓶頸。
據姚建華介紹，目前課題組是國際上首個提出將超音速冷噴塗沉積與雷射技術相結合實現金屬3D列印的觀點。在前期基礎研究基礎上，協同創新中心將聯合劍橋大學合作等國內外頂級團隊，通過對超音速動量場與高能雷射光束溫度場等多能量場耦合關係、沉積層顆粒和沉積層之間的固態結合機理以及增材製造形成過程中缺陷及應力的產生機制等科學問題的研究，獲得實現增材製造必須的工藝及品質控制方法，打破現有金屬零部件增材製造技術瓶頸，最終利用該技術實現高端裝備關鍵零部件的高效率、高品質、低成本智慧化增材製造，為浙江乃至全國製造業轉型升級提供關鍵技術支撐。