
(图源:doob3d.com)
程江华编译
10月14日,河北工业大学经过3D打印技能,制作了世界上第一座装配式3D打印赵州桥,一度引起了大众的广泛重视。
3D打印技能还有一个与咱们的日子休戚相关的功用——3D自拍,跟着智能手机的迅速开展,人们的自拍照已经是习以为常了。与此一起,3D自拍技能的研讨和开展开端提上了日程。
美国一家名叫DOOB 3D的公司,经过运用54个单反、54个镜头、一个杂乱的3D建模体系和一台价值8万美元的五颜六色3D打印机,就能够打造共同的3D自拍。作业人员会在你摆好姿态后,运用一切的摄像机对你进行几秒钟的全身扫描,然后用专有软件把图画转换成高分辨率的3D文件。之后,作业人员将会在出产中心进行3D打印,这样就能够制作出与你极端类似的细节雕像啦!
那么,3D打印作为一种新式的技能,一种全新的、推翻传统的形式,到底有什么特别之处呢?
揭开3D打印的奥秘面纱
3D打印始于20世纪80年代初,3D打印机尽管和一般打印机作业原理根本相同,可是打印资料却不同。一般打印机的打印资料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印资料”,是实实在在的原资料。
3D打印机与电脑衔接后,经过电脑操控能够把“打印资料”一层层叠加起来,终究把核算机上的蓝图变成什物。也就是说,3D打印机是一种能够“打印”出实在3D物体的设备。
现在,最常见的办法是运用光将液体塑料树脂一层一层地固化成固体。当第一层树脂固化成固体并从打印机中抽出后,投影仪会把图画照亮在新的一层树脂上,该层继续固化并与第一层衔接,屡次重复该进程便可得到想要打印的产品。
别的,运用3D生物打印这项技能,科学家能够将凝胶支撑槽中的胶原蛋白一层一层地叠加,经过加热把支撑槽消融,然后打印出一个无缺的器官。与大多数传统制作工艺比较,3D打印机的精确度足以制作出杂乱得多的规划。
两种新式的3D打印机
2016年2月16日,美国维克森林大学医学院的Anthony Atala和他的研讨团队运用改进版的生物打印机,经过把细胞和可生物降解的聚合物资料一同打印,处理了一般3D生物打印机的打印产品在结构上不安稳的问题。
此外,他们还在打印构建体的规划中交融了微通道,然后使营养和氧气能够输送到打印产品的任何部位的细胞中,这样就能够打印出契合人体尺度且结构安稳的任何形状的安排。
运用改进版的生物打印机打印的完好的耳朵结构(图源:cosmosmagazine.com)
加州大学伯克利分校的研讨人员于2019年1月31日在《科学》杂志宣布文章称,他们研制出一种新式3D打印机,比传统的3D打印机打印出的产品外表更滑润、结构更杂乱,能够运用光线来刻画物体的形状,完成液体光固化打印。
传统的3D打印机是逐层构建打印目标,因而产品边际并不滑润,一起也难以出产柔性物体。而新式打印机的树脂是由液体聚合物与光敏分子、溶解氧混合而成,当液体露出于特定的光阈值时会激活光敏化合物,一起耗费氧气。在氧气耗尽的区域内,聚合物会构成“交联”,然后将树脂从液体变成固体。该技能几乎不发生废料,未固化的资料能够100%重复运用,这也是3D打印的另一个优势。
运用新式3D打印机发明的罗丹的“思想者”模型(图源:eurekalert.org)
3D打印人体器官
9月9日,哈佛大学的研讨人员在《科学开展》杂志宣布的一篇文章称,他们发明晰一种3D打印人体安排的新技能,即献身性写入功用安排(Sacrificial Writing into Functional Tissue, SWIFT)。SWIFT经过将血管通道打印到由干细胞衍生器官构建块(organ building blocks,OBB)组成的活体基质中,克服了3D打印器官使命中不能将氧气和营养物质注入血管通道的这一首要妨碍。
SWIFT进程可大致分为两步,首先让数十万个来自成体诱导的多能干细胞所衍生的聚集体,构成一个密布的OBB生命基质,每毫升含有2亿个细胞,而且细胞密度与人体器官的密度很类似。然后运用3D打印机,运用基质的粘性打印出一个可灌流的通道网络,该通道网络可当作模仿的血管来支撑器官,这样就能够将氧气和其他营养物质输送到嵌入基质内的细胞中。
此外,研讨人员还特别制作了一个楔形的心脏安排,并运用SWIFT这项新技能在上面打印了一个主冠状动脉及其分支的复制品,这个长度仅有1.5厘米的迷你心脏单独跳动了一个多星期。
1.5厘米的迷你心脏(图源:cosmosmagazine.com)
3D打印的未来开展态势
今日的3D打印技能已大范围的使用于航空航天、轿车制作、军事、地舆、艺术品制作、教育、医疗和体育范畴,这一技能在各范畴迅速地开展。
尽管3D打印在本钱、打印资料、精度、速度和功率以及方针监管、伦理道德等方面还面对种种问题和应战,但咱们信任跟着社会的继续不断的开展和科学技能的前进,3D打印技能将极大地改动已有的传统加工制作业,而且在未来还将呈现出不断深化、逐渐扩展使用的态势!
参考文献:
https://cosmosmagazine.com/technology/the-3d-selfie-yes-that-s-now-a-thing
https://cosmosmagazine.com/technology/new-bioprinter-produces-life-sized-living-tissue
https:///biology/a-new-approach-to-3d-printing-human-organs
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201900344
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