2016年3D打印四大領(lǐng)域應(yīng)用盤點(diǎn) 玩出什么新花樣

現(xiàn)如今隨著科技的發(fā)展，3D打印在各個領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色，誰也不會想到3D打印技術(shù)是未來的一大發(fā)展趨勢，很多年前的我們更是無法想象。而在剛剛過去的2016年中，通過使用3D打印技術(shù)的而生的制造品，再次刷新了我們的認(rèn)知。南極熊和大家一起來看看去年3D打印在航空航天、汽車、生物醫(yī)藥及建筑行業(yè)四大領(lǐng)域都出現(xiàn)了哪些新突破應(yīng)用吧。

1.航空航天領(lǐng)域

俄羅斯發(fā)射首顆3D打印的立方體衛(wèi)星
2016年的3月31日俄羅斯首個3D打印的立方體衛(wèi)星(CubeSat)Tomsk-TPU-120，搭載一枚進(jìn)步MS-2火箭進(jìn)入國際空間站，并由空間站上的宇航員通過太空行走將其放置在一個400公里高的軌道上。

突破之處：這顆Tomsk-TPU-120衛(wèi)星的外殼是使用經(jīng)俄羅斯宇航局(ROSCOSMOS)批準(zhǔn)的材料3D打印而成的。它的大部分部件都是塑料材料打印而成的。除此之外，其電池組的外殼也是用氧化鋯陶瓷材料3D打印而成的，這也是世界首次。

世界首架3D打印鋁制FPV競速無人機(jī)
2016年3月澳洲一家名為Fusion Imaging的公司，在知名在線3D打印服務(wù)平臺Shapeways的幫助下，使用鋁質(zhì)材料3D打印出了一家無人機(jī)，其飛行時速接近90英里(144公里)每小時。

突破之處：這架強(qiáng)大的無人機(jī)的動力輸出主要依賴于Lumenier 2206電機(jī)。其3D打印的鋁金屬臂非常輕盈，不僅起到了保護(hù)電線和電池的作用，而且散熱性能也非常好。眾所周知，鋁是一種在航空領(lǐng)域非常受歡迎的金屬材料，它的重量像塑料那樣輕，但是強(qiáng)度卻高得多。在這次3D打印制造的無人機(jī)中，使用了直接金屬激光熔融(DMLS)工藝用激光逐層熔化鋁質(zhì)粉末而成。因此該無人機(jī)在機(jī)械指標(biāo)上要高于一般的3D打印無人機(jī)。鋁材在震動這方面表現(xiàn)得非常出色。從某種角度看，它比碳纖維更好。在快速運(yùn)動過程中，它產(chǎn)生的螺旋槳渦流要少得多。

洲際導(dǎo)彈3D打印部件的飛行測試
軍工巨頭洛克希德·馬丁公司，在2016年3月14日至16日，對其首個用在彈道導(dǎo)彈上面的3D打印部件進(jìn)行了測試發(fā)射，這次測試發(fā)射總共使用了三枚未裝戰(zhàn)斗部的三叉戟II D5艦隊彈道導(dǎo)彈，并從大西洋水下的戰(zhàn)略核潛艇上發(fā)射升空。

突破之處：此次測試的3D打印部件是一個“連接器后殼”，這件僅有1英寸(2.5厘米)寬的連接器后殼在3D打印時，先由3D打印機(jī)在打印床上鋪設(shè)一層薄薄的鋁合金粉末，然后高溫的激光或電子束在計算機(jī)的引導(dǎo)下融化指定區(qū)域的粉末，然后機(jī)器又鋪上了另外一層粉末，這個過程不斷重復(fù)，直至3D對象被打印完成為止。在此之后，生產(chǎn)者所需要做的就是吹去多余的粉末，并進(jìn)行平滑處理和拋光。該工藝主要可以減少材料浪費(fèi)，且生產(chǎn)周期與常規(guī)方法相比被縮減了一半。

空客接收首批帶3D打印燃油噴嘴的LEAP發(fā)動機(jī)成品
2016年4月2日，歐洲飛機(jī)制造商空中客車公司接收了第一批兩臺LEAP-1A發(fā)動機(jī)，這款發(fā)動機(jī)將用于空客下一代的A320neo客機(jī)。

突破之處：LEAP是第一款采用了3D打印燃料噴嘴的飛機(jī)發(fā)動機(jī)，該燃料噴嘴在3D打印使使用的材料是一種超級合金，除此之外，LEAP發(fā)動機(jī)上還使用了完全用碳復(fù)合材料制成的風(fēng)扇葉片，以及使用又輕又耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料(CMC)制成的零部件等。這些新技術(shù)使得LEAP的燃油效率比CFM之前最好的發(fā)動機(jī)還要高15%，并且減少了其碳排放量。

2.汽車領(lǐng)域
瑞典車商用3D打印技術(shù)制造世界最快汽車
瑞典跑車制造商Koenigsegg(科尼塞克)推出了一款名為One:1的超級汽車。One:1將是“世界上第一輛巨汽車(megacar)”。它還是全球第一款功率重量比達(dá)到1：1的量產(chǎn)車——它的重量為1340公斤并產(chǎn)生1322bhp(1340公制馬力)，超過了當(dāng)前的吉尼斯世界紀(jì)錄：1184bhp的布加迪威龍Super Sport。

突破之處：One:1使用了3D打印的可變渦輪外殼，以提高響應(yīng)和低端扭矩。該公司還3D打印了鈦合金排氣尾端件，節(jié)省了14盎司重量。另外的減量措施包括使用高模量纖維制成的碳纖維底盤，使其重量減輕了20%。由于鈦合金排氣尾端件比較大，使用3D打印技術(shù)花了整整三天才完成。對于量產(chǎn)車而言，這樣的生產(chǎn)效率是非常低了，但它不僅減輕了重量，而且只需生產(chǎn)6件這么復(fù)雜的零件。3D打印實現(xiàn)了設(shè)計師們想要的形狀，而且讓工作流程變得可控。

Local Motors推出世界首輛3D打印電動公交車
2016年6月16日，來自美國亞利桑那州的3D打印汽車公司Local Motors推出了一輛3D打印的自動駕駛電動公交車Olli，而且這輛車的一部分是可回收的。這是的一輛使用了IBM Watson的針對汽車的集中認(rèn)知學(xué)習(xí)平臺的汽車。

突破之處：Olli的3D打印汽車外殼下面安裝的是世界上最先進(jìn)的汽車技術(shù)，包括IBM的Watson Internet of Things for Automotive，這是一個基于云計算的計算系統(tǒng)，可以通過置入車內(nèi)的超過30個傳感器分析并學(xué)習(xí)收集到的大量交通數(shù)據(jù)。得益于Local Motors的開放式汽車開發(fā)流程，這些傳感器可以根據(jù)乘客的需要和當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)進(jìn)行 調(diào)整。此外，這個系統(tǒng)還提供了專門的API(語音到文本、自然語言分類器、實體抽取和文本到語音等)用于為這輛班車創(chuàng)建很多有用的特性。

奧迪計劃3D打印部件用在成品汽車上
全球著名汽車制造商奧迪公司一貫標(biāo)榜自己的先進(jìn)科技，該公司的口號是“科技領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)新(Vorsprung durch Technik)”。顯然他們在3D打印技術(shù)的應(yīng)用上也不落人后，奧迪公司使用金屬3D打印技術(shù)制造復(fù)雜金屬部件，并將其安裝在成品汽車上。

突破之處：奧迪公司使用金屬3D打印工藝是那些具有復(fù)雜幾何形狀的零部件的理想選擇，像這樣的部件如果使用傳統(tǒng)制造手段，比如鑄造，往往費(fèi)時而且昂貴。而且這種3D打印部件使用的是非常精細(xì)的鋼鐵或者鋁質(zhì)金屬粉末，其顆粒尺寸不到人類發(fā)絲的一半，因此其致密度也要比鑄造出來的部件大。

Kabuku攜手本田打造出日本首輛3D打印汽車
2016年10月，日本3D打印公司Kabuku和著名車商本田公司合作，為該國糖果公司豐島屋(Toshimaya)3D打印了一輛很小的運(yùn)輸車。據(jù)悉這也是日本第一輛全3D打印的汽車。

突破之處：依靠其大規(guī)模定制解決方案和快速3D設(shè)計平臺，僅僅用了兩個就打造出了這款車，與傳統(tǒng)制造的微型車相比，不僅更快、成本更低，而且非常適合用于快遞業(yè)務(wù)。

EOS攜手威廉姆斯車隊將3D打印帶入F1賽場
工業(yè)級3D打印機(jī)生產(chǎn)商EOS與一級方程式(F1)賽車領(lǐng)域中大名鼎鼎的威廉姆斯(Williams)車隊合作，此次合作將使EOS 和威廉姆斯車隊向F1世界充分展示3D打印技術(shù)的力量，同時也有助于3D打印技術(shù)在汽車、軍工、航空航天和能源部門的轉(zhuǎn)化。

突破之處：3D打印機(jī)已經(jīng)融入威廉姆斯的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)過程中。其工程公司主要使用兩種EOS高分子材料，主要用于創(chuàng)建可用于功能測試的穩(wěn)定部件，比如發(fā)動機(jī)輔助設(shè)備、完整的齒輪箱部件的實物模型、到用于層壓制造的鉆模和夾具等;而另一方面則用于生產(chǎn)F1賽車上的零部件，只不過為了提升強(qiáng)度，還需要結(jié)合復(fù)合材料層合板。

3.生物醫(yī)療
英國科學(xué)家開發(fā)出能替代軟骨的可3D打印生物玻璃
來自倫敦帝國學(xué)院(Imperial College London)和Milano-Bicocca大學(xué)的研究人員們已經(jīng)開發(fā)出一種生物玻璃材料可以模擬真正軟骨組織的減震和承重性。它可以通過特定的配方來表現(xiàn)出不同的特性�？茖W(xué)家們希望能夠用它來開發(fā)植入物以取代椎骨之間受損的軟骨盤。

突破之處：生物玻璃是由硅和一種叫做聚己內(nèi)酯的聚合物組成的。它能夠表現(xiàn)出類似軟骨的屬性，包括柔軟、強(qiáng)韌、耐久而具彈性。它可以通過一種可生物降解的墨水形式生成，使得研究人員可以將其3D打印成某種特定的結(jié)構(gòu)以促進(jìn)軟骨細(xì)胞在關(guān)節(jié)內(nèi)的形成和生長——類似于它們在試管中所表現(xiàn)出的那樣。另外，當(dāng)受到損傷時，它還顯示出自愈的特性，這一特性使其很適合用作可靠的植入物，而且當(dāng)它以墨水的形式存在時更容易3D打印。

可被人體吸收的3D打印聚合物顱骨植入物
來自莫斯科國立科技大學(xué)(National University of Science and Technology，MISIS)的研究人員推出了一種新的3D打印骨植入物。該植入物是專門針對顱骨損傷而研發(fā)的，可慢慢地被人體吸收并被天然骨組織取代。

突破之處：在顱骨手術(shù)領(lǐng)域，這是一個重大的進(jìn)步。最重要的是，由于一種巧妙的形狀記憶收縮和增長工藝，植入物能與患者的顱骨實現(xiàn)完美的吻合。在根據(jù)特定的患者參數(shù)進(jìn)行3D打印后，植入物收縮至其原始尺寸的一半左右。手術(shù)期間，它被加熱并再次獲得其原始形狀和尺寸，這樣就確保了植入物能完全貼合患者的顱骨或下頜。

華裔科學(xué)家開發(fā)3D打印聚合物支架治療食道癌
所有形式的癌癥都是可怕的，但是食管癌尤其是患者的噩夢，它會讓患者非常痛苦，是全世界第八常見的癌癥，而且是最難治療的癌癥之一。佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)(FAU，F(xiàn)lorida Atlantic University)康云清博士正在開發(fā)一種可生物降解的3D打印聚合物支架。該3D打印支架將作為食管癌的治療藥物傳遞系統(tǒng)，并可減少并發(fā)癥的發(fā)生。

突破之處：在食道癌的治療中，通過手術(shù)植入金屬網(wǎng)狀支架是一個比較常見的治療方式，但是這可能會導(dǎo)致讓人痛苦的并發(fā)癥，比如出血、胸痛、穿孔和腫瘤生長等。然而3D打印支架是用可生物降解聚合物制成的，它們會在通過手術(shù)放入病人你的食道中后逐步溶解、消失。治療完成后，也不需要外科醫(yī)生再通過手術(shù)移除支架，會使患者在治療過程中更加舒服。

科學(xué)家制造出可打印器官組織的3D打印機(jī)
2016年2月，來自美國北卡羅萊納州維克森林大學(xué)(Wake Forest University)再生醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們稱，他們已經(jīng)創(chuàng)建了一臺可以制造器官、組織和骨骼的3D打印機(jī)，理論上，這些打印出來的器官、組織和骨骼能夠直接植入人體。

突破之處：維克森林大學(xué)的開發(fā)的這臺3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)使得它能夠打印出可以容納血管的組織，這意味著它們可以獲得細(xì)胞生存所需要的氧氣和營養(yǎng)。這款集成的組織器官打印機(jī)的發(fā)展方向是為人體的應(yīng)用制造組織，以及打造出更加復(fù)雜的組織和器官，3D打印出來的產(chǎn)品沒有壞死或組織中細(xì)胞死亡的跡象。

突破性的3D打印干細(xì)胞移植手術(shù)在猴子體內(nèi)完成
目前，3D打印可移植人體器官已成為現(xiàn)實。不過一些3D打印的可移植器官還需要進(jìn)行一些必要的評估和測試。我國的科學(xué)家在干細(xì)胞生物技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破，他們見證了植入30只猴子中的3D打印干細(xì)胞移植物的血管組織再生。

突破之處：手術(shù)后2天，3D生物打印的血管開始與恒河猴自己的腹主動脈合并，并且這個合并過程在短短一個月內(nèi)就完成了。在密切監(jiān)測猴子的健康的幾個月后，3D打印的血管與猴子自己的腹主動脈無異。此外，手術(shù)后就不需要除抗凝劑之外的治療了。這項在突破在3D生物打印領(lǐng)域是一個大新聞，是人造人體器官組織的里程碑。

4.建筑行業(yè)

世界首座全功能的3D打印辦公樓在迪拜落成
2016年5月迪拜第一個全功能的3D打印建筑，同時也是世界上首個3D打印辦公室的落成。這座建在阿聯(lián)酋大廈(Emirates Towers)旁的獨(dú)特建筑將成為迪拜未來基金會的臨時辦公室。

突破之處：這座世界上首個3D打印的辦公室空間占地250平方米，由一種特殊的水泥混合物和一套建筑材料建成，為了安全起見，建筑的外觀被設(shè)計為弧狀，這樣可以確保建筑的穩(wěn)定性。施工方使用了一臺20英尺高、120英尺深和40英尺寬的3D打印機(jī)。該打印機(jī)使用自動化的機(jī)械臂來實現(xiàn)打印過程。值得一提的是這座建筑只用了17天的時間就打印完成。

荷蘭混凝土3D打印技術(shù)公司推出可3D打印建筑的砂漿
荷蘭混凝土3D打印技術(shù)公司CyBe Additive Industries宣布，該公司的可3D打印砂漿已經(jīng)研發(fā)完成，目標(biāo)是將這種技術(shù)引入歐洲所有的建筑工地。

突破之處：特制的砂漿“線材”可以在幾分鐘內(nèi)形成具有承載力的結(jié)構(gòu)，從而有望大大加快構(gòu)建速度，并在24小時內(nèi)完成水泥的水化過程。與此同時他們特制的砂漿在制造過程中產(chǎn)生的二氧化碳比普通混凝土更少。

拉法基豪瑞聯(lián)合XtreeE打造出歐洲首個3D打印建筑承重件
建筑巨頭拉法基豪瑞(LafargeHolcim)公司與來自法國的初創(chuàng)公司XtreeE攜手，成功打造出了歐洲第一個3D打印混凝土承重結(jié)構(gòu)件。并將其用于支撐普羅旺斯地區(qū)艾克斯中學(xué)操場上的一個屋頂。該承重柱(空心并填充了一種高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料Ductal，由Fehr Architectural組裝)也是歐洲的首個3D打印的混凝土結(jié)構(gòu)件。

突破之處：3D打印技術(shù)是一種能夠以高速度和合理的成本實現(xiàn)復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的工具。此技術(shù)將推廣到三個特定的細(xì)分市場：高附加值建筑結(jié)構(gòu)、個性化經(jīng)濟(jì)住宅、預(yù)制建筑構(gòu)件的制造。
伊朗用3D掃描和打印技術(shù)修復(fù)歷史古跡
在當(dāng)今的世界里，將先進(jìn)的掃描方法和3D打印技術(shù)用于古跡和名勝的恢復(fù)以及復(fù)制已經(jīng)受到了各地很多博物館和文化中心的關(guān)注。伊朗便使用3D打印和掃描技術(shù)在規(guī)劃修復(fù)該國的一些最具歷史意義的古跡，并創(chuàng)建出精確的復(fù)制品。

突破之處：恢復(fù)和保存最古老的雕像、古跡和建筑對于伊朗來說并不是新鮮事務(wù)，該國的文化遺產(chǎn)和旅游組織長期以來一直就將其作為自己的主要優(yōu)先事務(wù)。而現(xiàn)在，得益于3D掃描和打印技術(shù)這樣的先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，無疑會加強(qiáng)對文物的保護(hù)力度。

知名建筑師事務(wù)所DUS 3D打印8平米城市小屋
荷蘭建筑師事務(wù)所DUS Architects 在阿姆斯特丹的一個廢棄工業(yè)區(qū)內(nèi)3D打印了一座獨(dú)特的小屋以及一個浴缸，該3D打印小屋結(jié)構(gòu)緊湊且易于打印，體積為25立方米。它的墻壁十分特別，有一個不同尋常的帶有內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)的幾何墻結(jié)構(gòu)。 DUS想借此表達(dá)我們?nèi)绾慰梢詾槟切┩辉鉃?zāi)害以及那些真正需要一個暫時容身之地的人創(chuàng)造出一個臨時住房。

突破之處：3D打印技術(shù)特別適用于為災(zāi)區(qū)建造小型臨時住所。使用完后，建造小屋的生物材料可以被徹底粉碎，然后能被用來再次打印新設(shè)計。小屋和浴缸都是用生物塑料打印的，非常易于循環(huán)再利用。這些生物塑料既可以轉(zhuǎn)變成新的3D打印線材，也可以被簡單地就地銷毀。因此，當(dāng)災(zāi)害發(fā)生在偏遠(yuǎn)地區(qū)時，這是一個寶貴的潛在解決方案。

隨著科技的發(fā)展以及人們生活質(zhì)量的提高，更優(yōu)越的產(chǎn)物逐漸面試，其中3D打印的產(chǎn)物便是其中之一。近年來3D打印技術(shù)以突飛猛進(jìn)的發(fā)展方式，越加成熟，其實不僅在生物醫(yī)療、汽車、航空航天以及建筑行業(yè)有所突破，現(xiàn)如今3D打印技術(shù)更多的是面向于全方面發(fā)展，我想在未來的幾年時間內(nèi)，在食品、制造業(yè)等更多的行業(yè)內(nèi)，會看到更多3D打印技術(shù)的成果，不難想象，在未來我們生活的世界內(nèi)，我們所使用的、食用的、乘坐的等等事物，都會有3D打印技術(shù)的影子。


來源：PConline
延伸閱讀：
3D打印市場展望2017 金銀與價值的博弈