當(dāng)年，愛迪生發(fā)明燈泡的時(shí)候，失敗了8000多次。曾有人譏諷他說：“你失敗了8000多次，真了不起!”愛迪生卻坦然地說：“先生，你錯(cuò)了，我只不過是證明了7600多種材料不適合作燈絲而已。”經(jīng)過多次失敗后，愛迪生終于取得了成功，成為舉世矚目的人。
的確，這世界不乏“聰明”的人，希望從其他人身上可以獲得成功的捷徑，希望能夠繞開那8000多次的失敗，直接獲得點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的成功。卻不曾運(yùn)用愛迪生的思維模式認(rèn)識(shí)到成功是由不斷的嘗試鋪成的道路。成功是個(gè)從0到1的過程，今天，就讓我們一起回顧2016年上半年的3D打印界十大技術(shù)革命。(排名不論先后)
INNOVATION1： 瑞士科學(xué)家3D打印金銀納米墻可制造更高性能觸摸屏
觸摸屏技術(shù)是依靠噴涂在設(shè)備表面的微型導(dǎo)電電極實(shí)現(xiàn)的。這種肉眼幾乎看不到的電極是由導(dǎo)電材料制成的納米墻組成的，而目前最常用的材料是氧化銦錫。它的透明度很高，但導(dǎo)電性較差。蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)(ETH)找到了一種可行的創(chuàng)新型方法——“納米液滴”3D打印。這種方法能夠以金、銀納米顆粒為原料3D打印出超薄的“納米墻”，從而制造出從未有過的透明導(dǎo)電電極，最終創(chuàng)造出畫面質(zhì)量更好、響應(yīng)更精準(zhǔn)的觸摸屏。ETH的新方法——以金、銀的納米顆粒為原料3D打印出納米墻卻沒有這樣的缺陷，因?yàn)樗梢酝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)較高的透明度和導(dǎo)電性。
ETH這種納米3D打印技術(shù)的神奇之處不但可令金屬材料保持住原有的導(dǎo)電性，而且可將它們創(chuàng)建出透明的結(jié)構(gòu)。目前，研究者們已經(jīng)利用該技術(shù)成功3D打印出了厚度在80-500納米之間的超薄電極層。
INNOVATION2： 從樹脂到陶瓷，加州高溫陶瓷3D打印技術(shù)
位于加利福尼亞州Malibu的HRL 實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了可兼容與光固化/3D打印的樹脂配方，這種樹脂在3D打印后經(jīng)過過火可以生成致密的陶瓷部件。這是一個(gè)驚人的突破，因?yàn)樗鼓軌虍a(chǎn)生任意多邊形陶瓷部件，強(qiáng)大且無溫度彈性，陶瓷表面無任何加工，不需鑄造或嵌塞。
HRL 通過紫外線光固化快速成形陶瓷的preceramicmonomers—”先驅(qū)體轉(zhuǎn)化聚合物”，通過這些聚合物制造的陶瓷均勻收縮，幾乎沒有孔隙度。并且可以形成迷你網(wǎng)格和蜂窩狀材料，不但形狀復(fù)雜，并且還表現(xiàn)高的強(qiáng)度，這種密度泡沫陶瓷可以在推進(jìn)零部件、熱防護(hù)系統(tǒng)、多孔燃燒器、微機(jī)電系統(tǒng)和電子設(shè)備獲得應(yīng)用。如使用在高超聲速飛行器和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，這種陶瓷可以幫助設(shè)計(jì)者制造能抵御起飛過程中所排出的廢氣引起的加熱和高溫度的小零件。
INNOVATION3： 比現(xiàn)有系統(tǒng)快1000倍，麻省理工學(xué)院將重新定義三維掃描
當(dāng)前市場(chǎng)上大多數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)(包括那些在自動(dòng)駕駛汽車上所安裝的雷達(dá)系統(tǒng))使用的是離散自由空間光學(xué)元件，包括激光器、鏡頭和外部接收器。在這些硬件組合中，激光在震蕩的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，這使得其掃描范圍和復(fù)雜程度受到限制。并且成本從1000美元到70000美元不等。
麻省理工學(xué)院的激光雷達(dá)芯片更小、更輕、更便宜，也有可能是更強(qiáng)大的，因?yàn)樾酒袥]有移動(dòng)部件，速度是目前的激光雷達(dá)系統(tǒng)的1000倍，可以用來跟蹤高速移動(dòng)的車輛。
麻省理工學(xué)院的激光雷達(dá)芯片工作原理與硅光子技術(shù)密切相關(guān)，硅波導(dǎo)幾的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于光纖，這使得非常小的芯片上的光子電路具有類似于光學(xué)纖維的屬性。該技術(shù)的商業(yè)化也并不昂貴，可以在大量的CMOS晶圓代工廠生產(chǎn)，并解決如波導(dǎo)損耗和光隔離的問題。
INNOVATION 4： 將對(duì)智能設(shè)計(jì)產(chǎn)生巨大影響的麻省理工Cilllia毛發(fā)
靈感來自于自然界動(dòng)物以及人類的毛發(fā)，MIT研發(fā)的Cilllia毛發(fā)是通過光敏樹脂固化的技術(shù)打印出來的，通過將3D打印的精度控制到極其細(xì)微的程度，將這些毛發(fā)獲得微觀結(jié)構(gòu)的“可編程”，這樣毛發(fā)就展現(xiàn)了像具有神經(jīng)一樣的對(duì)壓力和對(duì)聲音的敏感度，并伴隨著外界的刺激發(fā)生彎曲改變。
然而Cilllia指的并不是毛發(fā)本身，而是建模軟件平臺(tái)，通過平臺(tái)上CAD設(shè)計(jì)的步驟，通過滑塊式界面，用戶可以很容易地將成千上萬的毛發(fā)在短短幾分鐘內(nèi)設(shè)計(jì)完成，只需要確定毛發(fā)的角度、厚度、密度，和毛發(fā)的高度。
通過精心的設(shè)計(jì)毛發(fā)具備了“驅(qū)動(dòng)器”一樣的神奇作用，在一個(gè)直線方向上實(shí)現(xiàn)正向“驅(qū)動(dòng)”和反向“驅(qū)動(dòng)”，這對(duì)于動(dòng)力學(xué)是個(gè)創(chuàng)新領(lǐng)域，改變了以往我們需要電機(jī)或者其他的動(dòng)力裝置才能使得物體發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)狀。
INNOVATION 5： 像生長(zhǎng)出來的3D打印軍用無人機(jī)
世界第三大國防承包商英國的BAE系統(tǒng)公司宣布他們正在開發(fā)一款基于化學(xué)反應(yīng)的Chemputer，這款3D打印機(jī)可以在短短幾天之內(nèi)從無到有“生長(zhǎng)”出高度先進(jìn)的定制化無人機(jī)。
BAE系統(tǒng)公司投資開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)的目的是要在接近戰(zhàn)場(chǎng)的地方迅速建立軍事設(shè)備供給，并克服任何地理、技術(shù)或數(shù)字的劣勢(shì)，Chemputer打印無人機(jī)的設(shè)想是功能性強(qiáng)，飛行速度快，超高高度以及快速反應(yīng)，目的是要克服今天的軍事環(huán)境的生產(chǎn)限制。
打印產(chǎn)品也不僅僅局限于簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，而是包括復(fù)雜的電子系統(tǒng)的生產(chǎn)。同時(shí)，打印材料是環(huán)保和可回收的，除了打印一架完整的無人機(jī)機(jī)身外，打印機(jī)也可以用于生產(chǎn)大型載人飛機(jī)的部件，這為此項(xiàng)技術(shù)走向民用打開了空間。
INNOVATION6： 離子交換膜3D打印技術(shù)
美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了一種離子膜3D打印技術(shù)，可以靈活而快速的在離子交換膜表面打印各種3D圖案，以提高性能。
科研團(tuán)隊(duì)表示，這種3D打印技術(shù)與當(dāng)前常見的SLA(光固化)3D打印技術(shù)類似，打印材料是可光固化的離子聚合物混合物，當(dāng)該混合物暴露在一臺(tái)光投影儀之下的時(shí)候，3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)好的圖案投射并選擇性地固化在其表面上。表面圖案能夠增加膜的電導(dǎo)率多達(dá)1—3個(gè)數(shù)量級(jí)(factor)。
中國3D打印網(wǎng)了解到使用這種3D打印技術(shù)制作的離子交換膜模型是第一個(gè)可以定量降低交換膜電阻的模型。只需一個(gè)簡(jiǎn)單的并聯(lián)電阻模型就可以描述這些圖案在降低這些新型膜的電阻方面發(fā)揮的影響。這一方法帶給離子交換膜設(shè)計(jì)者一個(gè)設(shè)計(jì)工具，可以幫他們不斷創(chuàng)新、設(shè)計(jì)出新的圖案，以進(jìn)一步改進(jìn)材料的內(nèi)在化學(xué)特性。
INNOVATION 7： 迪士尼近瞬時(shí)樹脂打印技術(shù)
美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了一種離子膜3D打印技術(shù)，可以靈活而快速的在離子交換膜表面打印各種3D圖案，以提高性能。
科研團(tuán)隊(duì)表示，這種3D打印技術(shù)與當(dāng)前常見的SLA(光固化)3D打印技術(shù)類似，打印材料是可光固化的離子聚合物混合物，當(dāng)該混合物暴露在一臺(tái)光投影儀之下的時(shí)候，3D打印機(jī)將設(shè)計(jì)好的圖案投射并選擇性地固化在其表面上。表面圖案能夠增加膜的電導(dǎo)率多達(dá)1—3個(gè)數(shù)量級(jí)(factor)。
使用這種3D打印技術(shù)制作的離子交換膜模型是第一個(gè)可以定量降低交換膜電阻的模型。只需一個(gè)簡(jiǎn)單的并聯(lián)電阻模型就可以描述這些圖案在降低這些新型膜的電阻方面發(fā)揮的影響。這一方法帶給離子交換膜設(shè)計(jì)者一個(gè)設(shè)計(jì)工具，可以幫他們不斷創(chuàng)新、設(shè)計(jì)出新的圖案，以進(jìn)一步改進(jìn)材料的內(nèi)在化學(xué)特性。
INNOVATION8： 用于非常復(fù)雜部件打印的德國Fraunhofer多材料打印技術(shù)
德國Fraunhofer研究所和IKTS 系統(tǒng)研究所研發(fā)了一項(xiàng)3D打印新技術(shù)，不僅可以打印骨科植入物、假牙、手術(shù)工具等醫(yī)療產(chǎn)品，還可以打印微反應(yīng)器這樣非常復(fù)雜、微小部件。
Fraunhofer研究所研發(fā)的這項(xiàng)3D打印技術(shù)可打印的材料是陶瓷或金屬粉末懸浮液。陶瓷或金屬粉末被混合在一種低熔點(diǎn)的熱塑性粘合劑中，熱塑性粘合劑在80攝氏度時(shí)就會(huì)融化成為液體。在打印過程中，打印機(jī)的電性溫度熔化了粘合劑，并混合著陶瓷或金屬粉末材料以液滴的形式被沉積下來。沉積后液滴迅速冷卻變硬，三維對(duì)象就這樣被點(diǎn)對(duì)點(diǎn)逐漸打印出來。
INNOVATION9： 波音懸浮式3D打印技術(shù)
2016年初，波音公司成功獲批了一項(xiàng)超前的3D打印技術(shù)專利。它與以往任何3D打印技術(shù)都不同，在3D打印過程中沒有任何實(shí)體的打印構(gòu)建平臺(tái)，在打印過程中，打印對(duì)象還可以做空中翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。
在打印時(shí)，打印頭首先擠出一塊材料，通過磁場(chǎng)的力量，這塊打印材料被懸浮在空中，然后由圍成一圈的多個(gè)打印頭，從不同的方向?qū)⑵溆嗖牧现饘映练e在這塊材料上。打印材料是抗磁性材料，經(jīng)過超級(jí)冷卻之后變成超導(dǎo)體。通過磁場(chǎng)還可以旋轉(zhuǎn)3D打印對(duì)象，并將材料沉積在打印對(duì)象底部，實(shí)現(xiàn)360度無死角的3D打印。
無死角的3D打印技術(shù)好處是完全突破對(duì)形狀的限制，實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜零部件的整體3D打印。除此之外，通過多個(gè)3D打印頭同時(shí)在不同方向上進(jìn)行3D打印，將顯著提升打印速度。
INNOVATION 10： 哈佛大學(xué)帶血管的人工組織3D打印
2016年哈佛大學(xué)獲得最新的突破，可以打印出維持生物學(xué)功能的并可以存活超過六個(gè)星期的組織。哈佛大學(xué)的研究人員在整個(gè)打印過程中使用了三種生物墨水。其中第一種墨水含有細(xì)胞外基質(zhì)，這是一種由水、蛋白質(zhì)和碳水化合物構(gòu)成的復(fù)雜混合物，用于連接每個(gè)細(xì)胞，從而形成一個(gè)組織。第二種墨水包含細(xì)胞外基質(zhì)和干細(xì)胞。第三種用于打印血管，這種墨水在冷卻過程中融化，所以研究人員可以從冷卻的物質(zhì)中將墨水抽出來，并保留空心管。
研究人員將包含細(xì)胞外基質(zhì)的墨水填充進(jìn)模具。最終培養(yǎng)出內(nèi)部充滿毛細(xì)血管的人工組織。研究人員通過硅膠模具兩端的出入口向該組織輸入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保證細(xì)胞存活。人工血管將通過將細(xì)胞生長(zhǎng)因子運(yùn)送至整個(gè)人工組織，促進(jìn)干細(xì)胞的定向分化，從而形成更厚的組織。
（轉(zhuǎn)載）
