MIT与ETH共同研发的Inkbit技术可一次性3D打印复杂的多材料物品

MIT与ETH共同研发的Inkbit技术可一次性3D打印复杂的多材料物品Inkbit用于打印这只功能性机器人手，它配有骨骼、韧带和肌腱。图/苏黎世联邦理工学院/托马斯-布赫纳更高级的3D喷墨打印机仍然是层层堆积，但它们利用多个喷嘴同时沉积多种类型的聚合物树脂。然后用紫外线固化树脂，再用集成刮刀刮掉层与层之间的棱角。在整个印刷过程中，这种固化和刮削过程都在快速、持续地进行。如果其中一种树脂的固化速度比其他树脂慢得多，情况就会变得更加棘手。在这种情况下，如果刮刀移动得足够快，以保持印刷作业快速进行，仍然柔软的树脂就会涂抹在上面。它还会附着在刮刀上，使其胶结。这就是Inkbit系统的用武之地。Inkbit还被用于3D打印腿部机器人和可吸收振动的超材料。 Inkbit由苏黎世联邦理工学院（ETH）研究所和麻省理工学院（MIT）的科学家合作开发，它摒弃了刮刀。取而代之的是，它采用了一种名为视觉控制喷射的技术，通过四台高帧频相机和两台激光器对被打印物体的表面进行连续扫描。这些扫描用于绘制复杂的物体深度图，每一层上的任何瑕疵都会在沉积后立即被记录下来。在沉积下一层时，喷嘴的流速会进行调整，以补偿这些瑕疵，从而实现层与层之间的平滑过渡。这样，固化较慢的树脂就有机会硬化，成品上就不会出现脊纹。手部的3D电脑模型，显示不同颜色编码的材料布赫纳TJK等人，《自然》，2023年在一次技术演示中，研究人员利用这项技术打印出了一只高度精细的机器人手，并配有仿真骨骼、韧带和肌腱。值得注意的是，这只手是在一次连续打印作业中完成的，由刚性和弹性聚合物树脂制成，它们以不同的速度固化。无需打印后组装。Inkbit公司是麻省理工学院的衍生公司，目前正在接受商业客户的打印任务。更多信息请见下面的视频。有关这项技术的论文最近发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397561.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397561.htm

科学家设计出能将旧PLA塑料转化为更好3D打印树脂的新工艺

科学家设计出能将旧PLA塑料转化为更好3D打印树脂的新工艺尽管以植物为基础的聚乳酸(PLA)生物塑料因其生物可降解性而受到赞誉，但如果条件不合适，那么它可能需要相当长的时间来降解。考虑到这一事实，华盛顿州立大学的科学家已经设计出一种将其升级为3D打印树脂的方法。该研究的论文共同通讯作者、博士后研究员Yu-ChungChang指出：“（聚乳酸）是可生物降解和可堆肥的，但一旦你研究它就会发现它在垃圾填埋场的分解时间可能长达100年。在现实中，它仍会产生大量的污染。我们想确保当我们真的开始生产百万吨规模的聚乳酸时，我们将知道如何处理它。”为此，Chang和他的同事们开发了一种工艺，其中一种被称为氨基乙醇的廉价化学品被用来分解构成聚乳酸的长链分子。这些链被分解成简单的单体，而这是塑料的基本构成部分。这个过程大概需要两天时间并且可以在温和的温度下进行。接下来，单体被重新组合以形成光固化树脂，这类似于已经在一些3D打印机中使用的那些。事实上，当用于测试对象的3D打印时，发现聚乳酸衍生的树脂表现出的机械和热质量等同于或优于现有商业树脂的质量。“我们找到了一种方法可以立即将其转化为更强更好的东西，我们希望这将激励人们回收这些东西，而不是直接将其扔掉。我们直接从垃圾中制造出更强的材料。我们相信这可能是一个伟大的机会，”Chang说道。科学家们现在希望将这种技术应用于另一种常用的塑料即聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310997.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310997.htm

生产方式重大改变 苹果尝试用3D打印技术生产智能手表的钢质底盘

生产方式重大改变苹果尝试用3D打印技术生产智能手表的钢质底盘知情人士称，如果AppleWatch的开发工作按计划进行，苹果将寻求在未来几年内将这一新的生产技术扩展到更多产品。迄今为止，苹果公司的不锈钢手表采用更传统的制造方法，即使用锻造工艺用于将材料块切割成接近设备尺寸的较小金属块，然后使用计算机数控机床切割金属并创建精确的设计和纽扣孔。新的技术使用一种称为粘合剂喷射的3D打印技术来创建接近其实际尺寸的设备的总体轮廓，或者在制造业中被称为“近净形状”。这种3D印刷品是用粉末状物质制成的，然后经过一个称为烧结的过程。烧结的过程是利用热量和压力将材料挤压成触感像传统钢材的底盘。然后像此前的流程一样对其进行精确的设计和切口进行铣削。苹果及其供应商已经在悄悄开发3D打印技术至少三年了。在过去的几个月里，他们一直在为AppleWatchSeries9准备的钢制表壳进行测试，这款手表将于9月12日发布。这款智能手表将获得性能提升和新的表壳颜色，但外观有所不同。媒体称，无法保证第一批向消费者发货的新型钢制苹果手表将采用改进后的制造技术制造，但试运行表明苹果已经开始认真考虑大规模采取3D打印技术。苹果还计划将该工艺应用于其钛金属Ultra手表，但这种转变要到2024年才会开始计划和试点。新的制造工艺减少了对材料的损耗，因此有利于环境保护。知情人士表示，苹果正计划在部分新款iPhone手机壳和其他配件中使用新材料来替代皮革，这是迈向可持续发展的又一举措。3D打印工作由苹果公司的制造设计团队领导。对于苹果及其供应商来说，转向3D打印表壳是一项昂贵的努力，但随着时间的推移，它应该会简化生产并可能降低成本。目前，采用新工艺的每个表壳的成本与先前方法的成本一致。这项工作仍处于起步阶段，暂时将保留用于小批量产品，而不会大规模销售。大多数AppleWatch外壳都是铝制的，而不是不锈钢的。苹果尚未在铝制外壳的大规模3D打印方面取得进展，而铝制外壳也用于Mac、iPad以及低端iPhone。目前，苹果内部正在讨论将钢和钛等可3D打印的材料引入更多设备。苹果采用3D打印技术制造智能手表外壳的消息传出后，3DSystems上涨一度涨超10%，刷新日高。3D打印技术并不新鲜，但由于各种原因，这项技术的广泛采用一直受到阻碍，主要原因是因为费用相对高昂。当然，现在有一个强大的爱好者市场，还有一些工业应用，例如美国国家航空航天局在太空中打印组件，通用电气/福特的组件打印，或耐克运动鞋特别版。此外，还有一些技术可以实际打印用于人类居住的建筑物的组件。尽管苹果拥有许多专利，并且已经对这些技术进行了多年的探索，但该公司还没有真正获得3D打印的成果，这项技术总体上仍处于广泛应用前的低迷期。不过，今年7月，跟踪苹果产业链多年的分析师郭明𫓹今日发布报告指出，CNC（数控机床）在苹果开始采用后快速成长，3D打印有可能会复制此成功故事。郭明𫓹称，若3D打印产业因苹果采用而快速成长，则激光零组件有可能会出现供应紧张。钛是3D打印生产中最常被用到的金属，应用范围广泛，如医疗、航空等。这可能是苹果采用3D打印技术时，先从钛机构件开始做起的主要理由之一。郭明𫓹还称，3D打印是加法生产，与CNC的减法生产相较下更不浪费，因钛单价较高，故采用3D打印生产的钛金属件更节省成本。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380621.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380621.htm

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品首先，在3D打印介质中使用木材并不是一个新想法。我们以前还看到过用从木材中提取的纤维素打印出的木质物品，以及用锯末与生物环氧树脂混合制成的3D打印吉他。麻省理工学院的科学家甚至正在开发一种方法，将实验室培养的木材培育成预定的三维形状。然而，休斯顿莱斯大学的研究人员声称，他们是第一批用完全由木材天然成分组成的材料3D打印出真正木制物品的人。除了水之外，粘稠的墨水还包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体和木质素--后者是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。纤维素和木质素都可以从林业、建筑业和消费品行业产生的木材废料中获取。木墨是通过一种称为直接墨水写入（DIW）的3D打印工艺来连续分层构建物体的。这与常用的熔融沉积建模（FDM）技术类似，熔融材料从喷嘴中挤出，冷却后硬化。在DIW技术中，材料不是冷却，而是通过烧结工艺变成固体形式。对于木质油墨来说，烧结过程包括在-85ºC(-121ºF)温度下冷冻干燥印刷物体48小时，然后在180ºC(356ºF)温度下加热20至30分钟。加热步骤将木质素转化为一种"分子胶"，将纤维素纤维和晶体结合在一起。部分3D打印木制品，包括一张小桌子和一把小椅子据报道，用这种材料打印出来的小物件在外观、结构、质地、热稳定性甚至气味方面都与天然木材十分相似。它们在机械强度上也比天然轻木更强，天然轻木在研究中被用作基线。还有一个额外的好处，就是它们在废弃后可以生物降解。但更重要的是，用油墨打印物品时，只使用打印该物品所需的油墨量。相比之下，用天然木块雕刻或碾磨物品时，去掉的所有木料都会被浪费掉。首席科学家穆罕默德-拉赫曼（MuhammadRahman）副教授说："直接利用自身天然成分创建木结构的能力为更加环保和创新的未来奠定了基础。它预示着一个可持续3D打印木结构的新时代。"科学家们承认，该过程中的冷冻干燥和加热步骤需要大量能源，因此他们正在探索替代方法。他们的研究论文最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424440.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424440.htm

世界首款芯片式3D打印机诞生 比一枚硬币还要小

世界首款芯片式3D打印机诞生比一枚硬币还要小该技术能够将光束精准聚焦到树脂槽中，当特定波长的光线照射到树脂上时，树脂迅速固化成形。与传统3D打印机依赖机械臂和电机来改变光束焦点的设计不同，这款芯片式打印机利用微型光学天线来操控光束，从而能够在极小的空间内实现精确打印，并且完全消除了移动部件。这种便携、高效的口袋大小打印机将使工程师、医生甚至急救人员等专业人士能够随时随地打印所需的物品，无需依赖笨重的大型设备。麻省理工学院的杰琳娜·诺塔罗斯教授表示：“这项技术彻底改变了人们对3D打印机的传统看法。它不再是实验室中的庞大机器，而是变成了可以手持和携带的设备。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434181.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434181.htm

新型超声波技术可用于在体内3D打印植入物

新型超声波技术可用于在体内3D打印植入物打印在心脏模型内的固化声墨结构（红色）亚历克斯-桑切斯，杜克大学；姚俊杰，杜克大学；Y.ShrikeZhang，哈佛大学医学院只要树脂暴露在光线下，它就会聚合（凝固），而容器中的其他树脂则保持凝胶状态。通过移动光源，使其照射到树脂的不同部位，就可以逐渐制作出非常精细的三维物体。体积打印的限制因素之一是，要使光源到达目标，容器和树脂必须是透明的。由于人体皮肤和生物组织几乎是不透明的，光线只能透过它们到达几毫米的范围。这就意味着，目前这种技术还不能用于在体内制造植入物。考虑到这一限制，杜克大学和哈佛大学医学院的科学家们发明了一种基于声音的新技术，称为深穿透声学体积打印（DVAP）。这种技术不使用光敏树脂，而是使用一种生物相容性超声"墨水"--称为超声墨水--这种墨水在吸收超声脉冲时会升温，然后凝固。可以想象，将这种粘稠的墨水注入人体需要植入的部位，然后暴露在由外部探头战略性聚焦发出的深层超声波中。一旦植入物本身聚合成所需的形状，任何残留的墨水都可以用注射器从体内取出。根据预期的应用，声波墨水可以配制成长效或可生物降解的形式，也可以模仿不同类型的生物组织，如骨骼。在这个例子中，DAVP被用来关闭山羊心脏的左心房附壁，从而降低了在心脏内部形成血栓的风险杜克大学的姚俊杰；哈佛大学医学院的张世玉在迄今为止进行的实验室测试中，科学家们已经利用DVAP技术封闭了山羊心脏的一部分（治疗非瓣膜性心房颤动时需要），修复了鸡腿上的骨骼缺损，并在肝脏组织内打印出了化疗药物分配水凝胶。杜克大学副教授姚俊杰说："由于我们可以通过组织进行打印，这使得传统上涉及侵入性和破坏性方法的外科手术和治疗有了很多潜在的应用。这项工作为3D打印领域开辟了一条令人兴奋的新途径，我们很高兴能共同探索这一工具的潜力。"有关这项研究的论文最近发表在《科学》杂志上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403075.htm