將3D打印與CT掃描相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)快速逼真的3D打印物體

來(lái)源：賢集網(wǎng)

一種新的3D打印機(jī)將CT掃描儀的原理與材料的光照建模相結(jié)合，在創(chuàng)紀(jì)錄的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出具有獨(dú)特屬性組合的物體。

想象一下，只需按下 "打印 "鍵，就能生產(chǎn)出阿爾伯特-愛(ài)因斯坦半身塑像的副本，它配備了柔軟的臉頰、堅(jiān)實(shí)的額頭，并包含大腦奇跡的物理復(fù)制。或者更令人印象深刻的是，一個(gè)具有與真實(shí)心臟相同硬度的人工心臟。這只是丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）的研究人員正在努力用一種基于光的新3D打印技術(shù)使3D打印物體成為現(xiàn)實(shí)的幾個(gè)例子。

據(jù)這個(gè)多部門(mén)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者說(shuō)，該打印機(jī)利用了反轉(zhuǎn)CT掃描的原理。"我們的打印機(jī)將在計(jì)算機(jī)斷層圖像的交匯處構(gòu)建一個(gè)實(shí)體物體。該技術(shù)使我們能夠建立嵌入不同屬性和材料過(guò)渡的三維物體。"研究人員說(shuō)。

CT掃描通過(guò)重組從X射線(xiàn)投影中獲得的大量二維圖像中的信息，提供一個(gè)三維圖像，例如大腦，這些圖像圍繞病人旋轉(zhuǎn)并顯示出不同的組織類(lèi)型。另一方面，新的3D打印機(jī)將通過(guò)讓光線(xiàn)照射到旋轉(zhuǎn)的物體上，并根據(jù)由二維圖像組成的三維圖像來(lái)塑造物體。

在三個(gè)平面上打印
盡管目前的3D打印機(jī)以三維方式生產(chǎn)物體，但實(shí)際打印是在較低的維度上進(jìn)行的。材料，例如塑料樹(shù)脂，被逐層固化，或逐點(diǎn)固化，并在打印板上自下而上地打印出物體。然而，新的3D打印機(jī)實(shí)際上將在三維空間進(jìn)行打印，研究人員解釋說(shuō)："我們使用一種稱(chēng)為斷層槽光聚合（TVP）的方法，它允許我們同時(shí)打印一個(gè)三維物體的所有點(diǎn)。人們必須想象一個(gè)裝有液體聚合物的盒子--一種聚合物打印機(jī)墨水。通過(guò)將墨水暴露在特定波長(zhǎng)的光線(xiàn)下，由3D圖像決定，并以CT掃描的方式建立起來(lái)，墨水就會(huì)變成所需形狀的固體。"

可以調(diào)整彈性
研究人員正在為光敏聚合物樹(shù)脂的新配方開(kāi)發(fā)合適的儀器類(lèi)型，這對(duì)于利用光依賴(lài)型3D打印技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)之一非常重要。研究人員說(shuō)："我們可以根據(jù)我們的計(jì)算機(jī)模型，通過(guò)控制來(lái)自光源的不同波長(zhǎng)，來(lái)改變我們的3D物體的柔軟度�！�

到目前為止，該打印機(jī)已經(jīng)成功地用功能分級(jí)的材料打印出各種復(fù)雜的幾何形狀。這位研究人員解釋說(shuō)，該打印機(jī)的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)延伸到各種物品的商業(yè)生產(chǎn)。但快速調(diào)整打印物的柔軟度和形狀的獨(dú)特可能性也意味著他看到了在為需要新的、有功能的組織和器官的病人進(jìn)行人工替代物的血管化方面的潛力。

研究人員說(shuō)："我們的3D打印的詳細(xì)程度和靈活性將有望如此廣泛，以至于該技術(shù)可用于生產(chǎn)使用生物聚合物作為'墨水'的完全血管化的構(gòu)造。這項(xiàng)技術(shù)也許能夠復(fù)制血管、毛細(xì)血管和肌肉的柔軟度和獨(dú)特的堆積。還有很長(zhǎng)的路要走，但希望打印機(jī)能讓我們更接近這個(gè)目標(biāo)。"

前所未有的速度

雖然該打印機(jī)的一些潛在好處還在未來(lái)幾年內(nèi)，但它已經(jīng)具備了可以徹底改變3D打印的功能。通常情況下，3D打印的速度取決于物體的復(fù)雜性和體素的數(shù)量。體素是三維像素，可以描述為構(gòu)成圖像的所有小點(diǎn)，或者在體素的情況下，是三維圖形中的點(diǎn)。

然而，由于新的3D打印機(jī)使用倒置的CT圖像作為模板，并簡(jiǎn)單地用光線(xiàn)改變聚合材料，而不是一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地打印，因此物體幾乎可以立即被生產(chǎn)出來(lái)。原則上，該技術(shù)允許人們發(fā)送一個(gè)物體的CT掃描，然后按下'打印'。之后的那一刻，就會(huì)有一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中柔軟的物體的副本。