盘点2013年度3D打印在众多领域的应用
[2014/1/17]
一、3D打印美食
西班牙自然机器公司(NaturalMachines)发明了一款3D食物打印机，让人们无须满身大汗的在炉火前烹煮，轻轻松松就能制作出美味食品。
报道称，这个名为“Foodini”的3D食物打印机是一款融“技术、食物、艺术和设计”于一身的产品，能够制作汉堡、披萨、意大利面和各类蛋糕等多种食物。
Foodini内设的五个胶囊可用来储存不同食材，就如同普通打印机装有不同颜色的墨盒一般。它所制作出的食物形状、大小和用量都由电脑操控。
在使用Foodini时，首先要把新鲜食材搅拌成泥状后装入胶囊内，然后只需在该设备的控制面板上选择想要做的食物图标就可启动制作。Foodini上有6个喷嘴，可以通过不同的组合，制作出各种各样的食物。
此外，用户还能通过Foodini自主决定食物的形状、高度、体积等，不仅能做出扁平的饼干，也能完成巧克力塔，甚至还能在食物上完成卡通人物等造型。不过，这台机器不负责烹煮食物，用户得把打印好的食物加热煮熟才能享用。
自然机器公司的联合创始人库克斯玛表示，这款3D食物打印机将颠覆传统的做饭方式，就像微波炉出现时那样掀起一场厨房革命。
发明Foodini的目的在于帮助人们，节省手工烹煮时间，精简制作过程，从而鼓励人们养成健康的饮食习惯，多吃自制食品。Foodini目前仍处于测试阶段，预计2014年年中会在英国上市，售价为835英镑。
虽然价格不菲，但自然机器公司表示，目前已有超过30个国家的顾客对这款新产品非常感兴趣。除了个人消费者，也有米其林星级厨师想要购买这台打印机。
二、科学家研制3D生物打印笔
严重创伤或截肢将对骨组织细胞造成严重伤害。澳大利亚科学家从3D打印技术获取灵感，研发3D生物打印设备“骨画笔”，直接在伤骨“画”出新骨细胞，一旦投入临床应用，可提高骨头骨细胞重建手术成功率。
报道称，“骨画笔”原理类似3D打印机，先逐层打印出活性细胞、海藻酸钠或海藻提取物，再用凝胶覆盖。两层物质混合后由笔尖流出，医生可在受损骨部“边画边补”。
混合物被骨头吸收后用紫外线烘干，医生随后建立称为“骨棚架”的细胞层，再长出神经和肌肉。研究员指，骨画笔可加速骨骼和软骨再生。
研究员此前在画出的“骨棚架”造出新生膝盖软骨，帮助治疗癌症和关节炎。负责研发的人员正优化细胞组织，预计5年内进行临床实验。未来只要替换不同填充物料，就可修复受损皮肤及肌肉。
三、3D打印人体组织
在20年时间里，3D打印从边缘的生产工艺发展成为27亿美元的产业，广泛应用于各种产品的制造。现在，科学家们正尝试将类似的3D打印技术用于医学领域。2013年，3D打印技术在医学上的应用不断取得令人瞩目的成绩。今年2月，美国康奈尔大学研究人员报告说，他们利用牛耳细胞通过3D打印机打印出人造耳朵。4月，英国研究人员在《科学》杂志上发表报告说，他们利用特制3D打印机打印出类似大脑和脂肪组织的材料，可用于修复或增强衰竭的器官。同样在英国，Organovo(器官创新)公司的特制3D打印机只需几分钟就可打印出肝脏组织，它和真的人类肝脏组织的样本几乎完全相同，相当于一个微缩肝脏，虽然距离完整的肝脏还有很远距离，但却朝着这个方向迈进了踏踏实实的一大步。在世界各地的实验室里，生物工程师们开始打印出各种各样的器官原型：心脏瓣膜、耳朵、人工骨骼、关节、半月板、血管、移植用皮肤，等等。或许，在并不遥远的将来———科学家预测是在10年之后———当你需要器官移植时，将会获得一个为你量身订制的3D打印器官。
就在博兰德的实验室逐步解决生物打印的一个个障碍的时候，其他工程师将3D打印应用到不同的医学挑战中。他们用陶瓷材料打印出骨骼和牙冠，用丙烯酸打印出助听器，用聚合材料打印假肢。但和博兰德不同：他们用的是3D而非平面打印。这些生物打印的先锋们还改进了打印工具。他们拆除了喷墨打印中的喂纸装置，添加了一个类似升降机的平台;这个平台可以沿着Z轴上下移动。实验室可以打印一层细胞，放下平台，再打印另一层。突然之间，生物工程师们从绘制平面图变成了建造活生生的雕塑。
四、3D打印在军队的应用
3D打印的应用绝非只是提供备用件。在3D打印最新成果中就包含了在交火中生产弹药的新能力。Dartmouth学院的工商管理学教授RichardD’Aveni在今年早期的一场发布会上说：“想象一下一小班战士在阿富汗的山顶据点上受到叛乱分子的围攻。弹药慢慢地耗尽。你说是应该冒险等待直升机的援助，还是直接开始生产新的弹药作为补充?
很多创新都收益于3D打印技术。快速便宜的生产方式可以让军队与工程师工作更紧密，也可以实现快速原型研究。所以，与其等待实验室开发一个新型飞机部件，不如让工程师在海洋上直接实验和开发相应的部件，如果成功就可以直接进入战场了。
其实，美国海军已经开始开发这个领域了。新成立的海军作业的快速创新小组已经引进了3D打印机，很快它们将在SanDiego和Norfolk地区服役。海军的每个人都想在明年能尽早看到3D打印机的出现。海军已经开始收集一些可以应用的部件等待他们的到来。一些官员也在讨论是否能在海洋中直接采集3D打印的原材料。海军的新概念部门官员Lt.BenjaminKohlmann说：“我们的设想是可以在战舰上直接建立一个小型3D打印工厂。”他已经看到了3D的前景，在《海军时代》上也在解释他的看法：“这种技术可以直接生产，因此不需要任何物流链。不管是金属还是塑料部件，3D打印都可以以最快的速度生产制造从而支持作战部门。”
其他军队也已经开始进行3D打印进入作战区的尝试了。他们在RapidEquippingForce(快速装备部门)的帮助下开始尝试和延伸ExpeditionaryLabMobile(ELM：远征实验室)的概念。在今年的阿富汗战场上就已经出现，工程师和士兵选择在一个集装箱中建立。随后又陆续建立了另外两个。
军部的研究所也在自己研发3D打印机，他们的目标是能把机器成本控制在700美元之内，而且适合在野外、战地运行。这样也就是现在主流设备的价格的三分之二，例如MakerBotReplicator2。
五、3D打印制造业
据报道，1月份起，德国电气电子公司西门子将在发电和维修部门运用三维打印生产备件和汽油涡轮。运用三维打印，它可以生产100多种不同的零件。可使部分修理工作所需时间缩短至平时的十分之一。西门子认为三维打印可以彻底改革配件的供给。目前配件都是大量生产，存储，按需要发送给个人;将来很快配件便可以在需要的地方打印出来。
对航天工业来说，三维打印的吸引力主要在于生产的零部件质量更轻。此外，三维打印可以减少材料浪费，这对于使用高成本材料的企业来说至关重要。吉凯恩航空公司(GKNAerospace)技术总监里奇奥德菲尔德(RichOldfield)称三维技术的运用“是一个很好的机遇。”
吉凯恩公司正与欧洲按销量最大的国防和航天公司EADS，发展三维打印钛架。这种钛架可以把机械加工时间从4小时缩短至40分钟，减少30%的材料。
美国通用电气集团(GEAviation)也看到了3D打印的潜在利益。从2016年起，将开始生产第一个增材组件——燃油喷嘴。其开发中心的格雷格莫里斯透露，2016年前后该公司可能会用3D打印技术开始大批量生产其他的引擎部件。
六、3D打印机器人
3D打印技术是一项多学科交叉的、具有绿色智能特征的前沿先进制造技术，在航空航天、国防军工、工业制造、生物医学、消费电子等众多领域有广泛应用前景，引发了国内外科研机构和大学新的研究热潮。
在重庆市科委“151”科技重大专项和“121”科技支撑示范工程支持下，中国科学院重庆绿色智能技术研究院针对熔融挤压成型的3D打印技术成功研制出具有自主知识产权的能够应用多种工程塑料的大尺度并联3D打印机器人。该设备突破了高精度运动控制、轨迹规划、工艺参数控制等多项关键技术，采用基于外轮廓斜率的打印路径规划算法，在没有支撑结构的情况下能够打印斜率较小的单层或薄层模型结构，增大了3D打印技术的使用范围，提高3D打印效率。具有结构紧凑、有效工作空间大、打印材料性能高、打印精度高、速度快、结构变形影响小、成本低等特点。打印精度0.1mm，工作空间：直径600mm，高300mm，打印速度15mm/s。
大尺度并联3D打印机器人可用于大尺寸工业模型、建筑模型、艺术创意设计、科普教育等领域，可以满足市场上对大尺寸3D打印机的需求，推动3D产业的发展。重庆研究院已经开始进行第二代大尺寸(直径达800mm)、适用多种工程塑料(ABS、PPSU等)的并联3D打印机器人的研制，预计2015年投入使用，可打印10种以上工业化产品，并具有更高的打印速度和精度。
西班牙自然机器公司(NaturalMachines)发明了一款3D食物打印机，让人们无须满身大汗的在炉火前烹煮，轻轻松松就能制作出美味食品。
报道称，这个名为“Foodini”的3D食物打印机是一款融“技术、食物、艺术和设计”于一身的产品，能够制作汉堡、披萨、意大利面和各类蛋糕等多种食物。
Foodini内设的五个胶囊可用来储存不同食材，就如同普通打印机装有不同颜色的墨盒一般。它所制作出的食物形状、大小和用量都由电脑操控。
在使用Foodini时，首先要把新鲜食材搅拌成泥状后装入胶囊内，然后只需在该设备的控制面板上选择想要做的食物图标就可启动制作。Foodini上有6个喷嘴，可以通过不同的组合，制作出各种各样的食物。
此外，用户还能通过Foodini自主决定食物的形状、高度、体积等，不仅能做出扁平的饼干，也能完成巧克力塔，甚至还能在食物上完成卡通人物等造型。不过，这台机器不负责烹煮食物，用户得把打印好的食物加热煮熟才能享用。
自然机器公司的联合创始人库克斯玛表示，这款3D食物打印机将颠覆传统的做饭方式，就像微波炉出现时那样掀起一场厨房革命。
发明Foodini的目的在于帮助人们，节省手工烹煮时间，精简制作过程，从而鼓励人们养成健康的饮食习惯，多吃自制食品。Foodini目前仍处于测试阶段，预计2014年年中会在英国上市，售价为835英镑。
虽然价格不菲，但自然机器公司表示，目前已有超过30个国家的顾客对这款新产品非常感兴趣。除了个人消费者，也有米其林星级厨师想要购买这台打印机。
二、科学家研制3D生物打印笔
严重创伤或截肢将对骨组织细胞造成严重伤害。澳大利亚科学家从3D打印技术获取灵感，研发3D生物打印设备“骨画笔”，直接在伤骨“画”出新骨细胞，一旦投入临床应用，可提高骨头骨细胞重建手术成功率。
报道称，“骨画笔”原理类似3D打印机，先逐层打印出活性细胞、海藻酸钠或海藻提取物，再用凝胶覆盖。两层物质混合后由笔尖流出，医生可在受损骨部“边画边补”。
混合物被骨头吸收后用紫外线烘干，医生随后建立称为“骨棚架”的细胞层，再长出神经和肌肉。研究员指，骨画笔可加速骨骼和软骨再生。
研究员此前在画出的“骨棚架”造出新生膝盖软骨，帮助治疗癌症和关节炎。负责研发的人员正优化细胞组织，预计5年内进行临床实验。未来只要替换不同填充物料，就可修复受损皮肤及肌肉。
三、3D打印人体组织
在20年时间里，3D打印从边缘的生产工艺发展成为27亿美元的产业，广泛应用于各种产品的制造。现在，科学家们正尝试将类似的3D打印技术用于医学领域。2013年，3D打印技术在医学上的应用不断取得令人瞩目的成绩。今年2月，美国康奈尔大学研究人员报告说，他们利用牛耳细胞通过3D打印机打印出人造耳朵。4月，英国研究人员在《科学》杂志上发表报告说，他们利用特制3D打印机打印出类似大脑和脂肪组织的材料，可用于修复或增强衰竭的器官。同样在英国，Organovo(器官创新)公司的特制3D打印机只需几分钟就可打印出肝脏组织，它和真的人类肝脏组织的样本几乎完全相同，相当于一个微缩肝脏，虽然距离完整的肝脏还有很远距离，但却朝着这个方向迈进了踏踏实实的一大步。在世界各地的实验室里，生物工程师们开始打印出各种各样的器官原型：心脏瓣膜、耳朵、人工骨骼、关节、半月板、血管、移植用皮肤，等等。或许，在并不遥远的将来———科学家预测是在10年之后———当你需要器官移植时，将会获得一个为你量身订制的3D打印器官。
就在博兰德的实验室逐步解决生物打印的一个个障碍的时候，其他工程师将3D打印应用到不同的医学挑战中。他们用陶瓷材料打印出骨骼和牙冠，用丙烯酸打印出助听器，用聚合材料打印假肢。但和博兰德不同：他们用的是3D而非平面打印。这些生物打印的先锋们还改进了打印工具。他们拆除了喷墨打印中的喂纸装置，添加了一个类似升降机的平台;这个平台可以沿着Z轴上下移动。实验室可以打印一层细胞，放下平台，再打印另一层。突然之间，生物工程师们从绘制平面图变成了建造活生生的雕塑。
四、3D打印在军队的应用
3D打印的应用绝非只是提供备用件。在3D打印最新成果中就包含了在交火中生产弹药的新能力。Dartmouth学院的工商管理学教授RichardD’Aveni在今年早期的一场发布会上说：“想象一下一小班战士在阿富汗的山顶据点上受到叛乱分子的围攻。弹药慢慢地耗尽。你说是应该冒险等待直升机的援助，还是直接开始生产新的弹药作为补充?
很多创新都收益于3D打印技术。快速便宜的生产方式可以让军队与工程师工作更紧密，也可以实现快速原型研究。所以，与其等待实验室开发一个新型飞机部件，不如让工程师在海洋上直接实验和开发相应的部件，如果成功就可以直接进入战场了。
其实，美国海军已经开始开发这个领域了。新成立的海军作业的快速创新小组已经引进了3D打印机，很快它们将在SanDiego和Norfolk地区服役。海军的每个人都想在明年能尽早看到3D打印机的出现。海军已经开始收集一些可以应用的部件等待他们的到来。一些官员也在讨论是否能在海洋中直接采集3D打印的原材料。海军的新概念部门官员Lt.BenjaminKohlmann说：“我们的设想是可以在战舰上直接建立一个小型3D打印工厂。”他已经看到了3D的前景，在《海军时代》上也在解释他的看法：“这种技术可以直接生产，因此不需要任何物流链。不管是金属还是塑料部件，3D打印都可以以最快的速度生产制造从而支持作战部门。”
其他军队也已经开始进行3D打印进入作战区的尝试了。他们在RapidEquippingForce(快速装备部门)的帮助下开始尝试和延伸ExpeditionaryLabMobile(ELM：远征实验室)的概念。在今年的阿富汗战场上就已经出现，工程师和士兵选择在一个集装箱中建立。随后又陆续建立了另外两个。
军部的研究所也在自己研发3D打印机，他们的目标是能把机器成本控制在700美元之内，而且适合在野外、战地运行。这样也就是现在主流设备的价格的三分之二，例如MakerBotReplicator2。
五、3D打印制造业
据报道，1月份起，德国电气电子公司西门子将在发电和维修部门运用三维打印生产备件和汽油涡轮。运用三维打印，它可以生产100多种不同的零件。可使部分修理工作所需时间缩短至平时的十分之一。西门子认为三维打印可以彻底改革配件的供给。目前配件都是大量生产，存储，按需要发送给个人;将来很快配件便可以在需要的地方打印出来。
对航天工业来说，三维打印的吸引力主要在于生产的零部件质量更轻。此外，三维打印可以减少材料浪费，这对于使用高成本材料的企业来说至关重要。吉凯恩航空公司(GKNAerospace)技术总监里奇奥德菲尔德(RichOldfield)称三维技术的运用“是一个很好的机遇。”
吉凯恩公司正与欧洲按销量最大的国防和航天公司EADS，发展三维打印钛架。这种钛架可以把机械加工时间从4小时缩短至40分钟，减少30%的材料。
美国通用电气集团(GEAviation)也看到了3D打印的潜在利益。从2016年起，将开始生产第一个增材组件——燃油喷嘴。其开发中心的格雷格莫里斯透露，2016年前后该公司可能会用3D打印技术开始大批量生产其他的引擎部件。
六、3D打印机器人
3D打印技术是一项多学科交叉的、具有绿色智能特征的前沿先进制造技术，在航空航天、国防军工、工业制造、生物医学、消费电子等众多领域有广泛应用前景，引发了国内外科研机构和大学新的研究热潮。
在重庆市科委“151”科技重大专项和“121”科技支撑示范工程支持下，中国科学院重庆绿色智能技术研究院针对熔融挤压成型的3D打印技术成功研制出具有自主知识产权的能够应用多种工程塑料的大尺度并联3D打印机器人。该设备突破了高精度运动控制、轨迹规划、工艺参数控制等多项关键技术，采用基于外轮廓斜率的打印路径规划算法，在没有支撑结构的情况下能够打印斜率较小的单层或薄层模型结构，增大了3D打印技术的使用范围，提高3D打印效率。具有结构紧凑、有效工作空间大、打印材料性能高、打印精度高、速度快、结构变形影响小、成本低等特点。打印精度0.1mm，工作空间：直径600mm，高300mm，打印速度15mm/s。
大尺度并联3D打印机器人可用于大尺寸工业模型、建筑模型、艺术创意设计、科普教育等领域，可以满足市场上对大尺寸3D打印机的需求，推动3D产业的发展。重庆研究院已经开始进行第二代大尺寸(直径达800mm)、适用多种工程塑料(ABS、PPSU等)的并联3D打印机器人的研制，预计2015年投入使用，可打印10种以上工业化产品，并具有更高的打印速度和精度。
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