速度堪比掃描儀的超快速3D打印設(shè)備

2022年1樂26日，南極熊獲悉，丹麥技術(shù)大學(xué) (DTU) 開發(fā)了一種全新的結(jié)合CT 掃描儀的原理的 3D 打印機，該設(shè)備可以在極短的時間內(nèi)打印出設(shè)計的結(jié)構(gòu)體。3D打印機使用反向CT的掃描原理。DTU 化學(xué)助理教授楊毅解釋道：“我們的打印機將在計算機斷層掃描圖像的交叉處構(gòu)建一個物理對象，這項技術(shù)使我們能夠構(gòu)建嵌入不同屬性和材料過渡的 3D 結(jié)構(gòu)”。

△Yi Yang 超快3D打印設(shè)計者

三維圖像

CT 掃描提供生物組織的三維圖像，例如，通過從 X 射線二維投影中重構(gòu)三位體，這些成象設(shè)備圍繞患者旋轉(zhuǎn)并顯示不同的組織類型。新的 3D 打印機將通過讓光線照射到一個旋轉(zhuǎn)的物體上來打印設(shè)計結(jié)構(gòu)，它將根據(jù)由二維圖像組成的三維圖像來塑造對象。該跨學(xué)科項目的第一個成果最近在Nature Communications上公開發(fā)布 。最近，Yi Yang 獲得了 200 萬丹麥克朗的 Villum Experiment 資助，用于資助一名博士后和一名技術(shù)人員推進該項目。

△ 醫(yī)學(xué)CT影像數(shù)據(jù)以及重建結(jié)果

從三個維度平面進行打印

盡管當(dāng)前的 3D 打印機以 3D 形式生產(chǎn)物體，但實際打印是在較低維度上進行的。這種材料（例如塑料樹脂）會逐層或逐點固化，并在印刷板上從下到上打印物體。但是，Yi Yang 解釋說，新的 3D 打印機實際上會在三個維度上打印�！拔覀兪褂靡环N稱為層析缸光聚合 (TVP) 的方法，它允許我們同時打印 3D 對象中的所有點�？梢韵胂笠粋�裝有液體聚合物的艙室，通過將墨水暴露在特定波長的光下，由 3D 圖像確定并構(gòu)建為 CT 掃描，原材料會固化微所需形狀的對象�！盰i Yang還解釋說：“我們可以根據(jù)我們的計算機模型，通過控制光源傳遞的不同波長來改變 3D 對象的柔和度，”到目前為止，該打印機已經(jīng)成功地使用功能分級材料打印了各種復(fù)雜的幾何形狀。

△在短短數(shù)十秒內(nèi)即可通過三維切片數(shù)據(jù)打印空間對象

3D打印器官

3D打印的潛力為各種物品的商業(yè)生產(chǎn)開辟了一個新天地，但是，目前的打印方法無法簡單的調(diào)整固定結(jié)構(gòu)的柔度，同時打印一般是需要較長的時間。Yi Yang 的新的打印思路可以很好的解決以上問題。這些缺陷的改進讓3D打印類器官芯片變的更加可行，同時也為未來打印人造血管提供了便捷的方法。Yi Yang 說“我們的 3D 打印的詳細程度和靈活性非常優(yōu)秀，以至于該技術(shù)可用于使用生物聚合物作為“墨水”來生產(chǎn)完全血管化的結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)可能復(fù)制血管、毛細血管和肌肉的柔軟性和獨特的結(jié)構(gòu)。雖然還有很長的路要走，但希望打印機能讓我們更接近目標(biāo)”。

前所未有的打印速度

雖然該打印思路還有待優(yōu)化，但它已經(jīng)具有可以徹底改變 3D 打印的潛力。通常，3D 打印的速度取決于物體的復(fù)雜程度和體素的數(shù)量。從三維方向進行打印將從維度上大大縮小打印時間。由于新型 3D 打印機使用倒置 CT 圖像作為模板，并用光線改變聚合物材料，而不是逐點打印，因此幾乎可以立即生成物體�！霸瓌t上，這項技術(shù)允許人們發(fā)送一個物體的 CT 掃描并直接打印。只需片刻，它就會在現(xiàn)實生活中創(chuàng)造出一個柔軟的物體”Yi Yang 助理教授說。