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探秘3D打印前沿领域最新动态

OFweek 3D打印网 2016-05-05 09:08:35

[导读] 从3D打印诞生以来,越来越多的领域都开始逐渐尝试这种独特的新技术。它能够快速渗透于医疗,制造,航空航天,生物以及各行各业当中,堪称现代化高新科技中的一大“奇迹”。然而,在人们叹服3D打印如此强大的能力之际,它已经悄悄地走在了最前沿。下面就让我们一起来看看近期3D打印领域的前沿领域都发生了些什么?

3D打印诞生以来,越来越多的领域都开始逐渐尝试这种独特的新技术。它能够快速渗透于医疗,制造,航空航天,生物以及各行各业当中,堪称现代化高新科技中的一大“奇迹”。然而,在人们叹服3D打印如此强大的能力之际,它已经悄悄地走在了最前沿。下面就让我们一起来看看近期3D打印领域的前沿领域都发生了些什么?

3D打印肿瘤克隆系统诞生

两名来自北达科塔州立大学的药学专业学生发明了一套3D打印肿瘤克隆系统,用于对癌症患者进行更有针对性的药物治疗。听起来或许有些令人难以置信,这个系统仅由一个水泵、网购的细胞培养装置以及UPS店生产的3D打印胶囊组成,但是它已经获得了两项NDSU奖并有望成为一种更经济有效的癌症治疗方式。研究生Prajakta KulkarNI和 Matthew Confeld于去年夏天开始了一项名为Opti-M3D的项目,并希望该项目能够打破现今癌症治疗效率低下的局面。在现在的癌症治疗中,一旦患者确诊,他们所用的药物就是患有类似癌症的患者所用的临床试验药物。然而,各个患者体内的癌症细胞是有着很大的差别的,没有人知道是否这些临床试验也对他们有效。

不过现在的癌症治疗方法的另一个问题就是,即便它没有什么治疗效果却依旧会产生很多的副作用,其中包括脱发、 恶心、 呕吐、 红细胞和白细胞出现问题等等。对于癌症患者们来说,治疗所带来的副作用越少越好。Kulkarni和Confeld建议的解决方案是3D打印出患者体内的癌细胞,再对这些3D打印出来的癌细胞进行大量的抗癌药物试验。由于多种药物试验可以同时进行,这给患者们省下了宝贵的时间、 金钱还免除了药物试验带给他们的肉体上的折磨。他们认为可以在患者体外对他们3D打印的癌症细胞做药物试验,而不是用患者进行临床试验了。

澳大利亚科学家首次3D打印出超导部件

近日,澳大利亚墨尔本大学的科学家Daniel Creedon及其同事有史以来首次设计、3D打印并成功测试了一个超导微波腔。科学家们称他们的工作为人们更快、更便宜地设计和制造新一代的超导零部件铺平了道路。据了解,在科学家们日益增多的研究宇宙性质的实验中,超导腔是一个重要的组成部分,它的功能是存储微波,并让后者在尽可能不失去能量的基础上产生共鸣。在这一过程中,微波需要与超导腔表面材料中的电子相互作用。因此,该材料的电阻是影响其性能的一个重要因素。这也是为什么要使用超导腔的主要原因,众所周知,超导材料的电阻基本为零。

共鸣的微波是很有用的——它们能够加速粒子加速器中的带电粒子,而且还是超敏感的运动探测器,它们可以产生高稳定频率,以帮助测量光速等。显而易见,能够容纳这些微波的超导腔是一种何等高科技的设备。事实上也确实如此。为此,该设备制造起来不仅费时而且非常昂贵。如今,3D打印技术的出现为人们带来了希望,因为该技术原本就以能 更加快捷和经济地制造各种复杂对象而著称。但是,这一技术到底会不会干扰该装置的超导性能,在此之前并没有人知道。为了研究3D打印对这些装置的超导性能的影响,Creedon和他的同事使用一种可以选择性地融化铝粉并使其凝固成所需形状的技术简单地3D打印了两个腔体。

这一技术确实快速而便宜,但有一些潜在的局限性。首先是3D打印的对象表面往往比较粗糙。第二个是这种铝粉的成分与标准的工业铝材Al 6061并不完全相同。尤其是,该种铝粉中含有12%的硅(以重量计),而标准的铝材却只有0.8%。此外,它还含有少量的铁(0.118%)和铜(0.003%),相比之下,标准的工业材料中含有0.7%的铁、0.15%的铜和1.2%的镁。这种差异有可能产生重大影响也有可能影响微不足道,但是都需要严格的实验来测试。这也是Creedon和他的同事在做的事情。令他们吃惊的是,他们发现,上述这些因素对于腔体的超导性并没有产生显著的影响。

据Creedon称,这些3D打印的腔体在预期的1.2 Kelvin温度下达到超导状态,其电性能与工业铝材Al 6061类似,根本不受由于3D打印工艺带来的腔壁表面粗糙程度影响。而且,他们还能通过对其中的一个腔体进行内部表面抛光、降低粗糙度来提高其性能。随后,他们又将其加热到770 K,并保持了四个小时,然后使它慢慢冷却至室温,通过这个过程将硅从材料中去除。这是一项有趣的研究,有进一步深入潜力。Creedon和他的同事们称,他们未来将尝试使用纯铝粉末,预计这将会制造出高质量的超导腔;除此之外他们还打算尝试以前使用传统的机加工技术无法实现的腔体形状。

欧洲航天局披露3D打印月球村计划最新进展

欧洲航天局(ESA)的月球村计划是将人类带到太阳系最远处的第一步。毫不意外的是,3D打印成为这项计划的重点。近日,ESA的负责人Jan Woerner在New Generation Space Leaders Panel会议上披露了月球村的计划,并且很快指出,它只是人类正在进行的史无前例的太空探索活动中的一个跳板,这一探索计划将带我们超越火星,它也可能取代国际空间站。确切地说,Woerner的梦想是 能够在月球表面有一个工作地点,它可以为不同国家的科学家、工程师以及宇航员提供住所。实际上当有探险队想要越来越深入太空时,这个月球基地将作为一个停歇处来提供服务。不过这些都只是豪言壮语,因为到现在为止我们根本没有能到达火星的技术,在那里有毒的大气只是需要克服的障碍之一。

NASA也参与了这个项目,虽然中国是否参与还未确定,但该计划仍然迅速地变成一个全球性的合作项目。尽管世界上最大的超级大国表现出了兴趣,欧洲航天局仍牢牢地把控全局。该机构现在正在研究太空服、食物来源以及其他实际事物,这是建立一个月球基地随之而来的问题。除此之外,还有许多需要确定,包括月球村的确切位置。它也可以在月球的外侧,以便于宇航员们下一步进入深空。另外,月球村的作用不仅仅是用于简单的探险,它也有军事方面的意义,有些人已经将其视为潜在的早期预警和防御系统。不,Woerner并不是在谈论外星人入侵。他说:“这意味着我们可以保护地球免受小行星和彗星的危害。”

当然,如何月球村如何建设可能是一个关键问题,但3D打印给了我们答案。月球的土壤、风化层可以作为3D打印材料,制造成住房供到访的专家居住。我们知道,这些将不可避免地需要高度先进的结构,3D打印机也将不得不在最具挑战性的环境下工作。早期的测试表明,他们可以以每小时6.5-11英尺(2-3.5m)的速度打造出类似水泥材料的蜂巢结构,该设施可以在不到一周的时间完成。显然,如果没有3D打印机,整个项目几乎肯定会是一个白日梦,至少穿着太空服来手工建设这样一种复杂的建筑会是一项非常大挑战,而且还要将材料运送到月球表面。所以毫不夸张地说,如果没有3D打印技术,月球村根本就不可能实现。

GE成功点火带3D打印部件的世界最大商用喷气发动机

制造业巨头通用电气(GE)从本月开始测试有史以来最大的喷气式发动机GE9X,测试地点位于其在美国俄亥俄州Peebles附近的一个树木繁茂的试验场。据了解,与GE之前的发动机相比,新型的GE9X更高效、更强大、更耐热。此外,它也使用了3D打印的部件。它的发展也标志着航空制造业发展演变的另外一个里程碑。到如今,飞机制造已经从传统的铆钉发展为使用碳纤维材料以及可以通过液态金属成型的3D打印机。

1942年造出第一台喷气式发动机的GE公司如今已经在使用3D打印技术、计算机辅助设计和新材料来制造常规方法根本无法实现的部件。2015年的时候,该公司就曾经3D打印出一台完整可工作的喷气式3D打印机,尽管它只有橄榄球那么大。同一年,该公司3D打印的发动机温度感应器首次得到了美国联邦航空管理局(FAA)的批准。GE公司目前正在测试新的设计和制造方法,看如何可以纳入现有的产品线。据悉,GE9X是为波音777X设计的,后者计划于2019年交付使用,预计将成为最有效的双引擎飞机。GE9X发动机的体型相当庞大,其直径达3.35米,可生成高达10万磅(45公吨)的推力,这个推力差不多是航天飞机主发动机推力的大约三分之一。

除此之外,每个GE9X发动机由16个碳纤维风扇叶片和19个3D打印燃油喷嘴组成。这些喷嘴的作用主要是向燃烧室内喷射燃料。这些一次性3D打印出来的喷嘴取代了用十几个部件焊接而成的常规喷嘴,导致其重量减轻了25%,燃油效率也增加了,并使其成为GE公司有史以来最安静的发动机。GE宣称,它已经获得了超过700台GE9X 发动机的订单,价值2900亿美元,预计将在2020年投产。

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