造车造房造器官,3D打印技术太方便了!
发表于 2019-05-26 22:53
3D打印技术已经问世一段时间了,相信越来越多的人从最初的认识到了解甚至已经运用这项技术制造出自己想要的东西,今天我们来看看3D打印技术都是怎么被运用的。
首先还是说明一下3D打印是什么?3D打印是运用相应的材料,通过打印机逐层打印的方式来成品的技术。简单的拿传统的2D打印来类比,2D打印是在打印机里加上墨粉,打印出电脑里的文件,而3D打印机里的“墨粉”可以是塑料,金属,陶瓷,泥土,甚至细胞。打印机连接电脑,就可以按照电脑里的蓝图通过层层叠加材料的方式把实物做出来。这个新奇的技术给人们巨大的想象和创造的空间,人们在这项技术上的运用也越来越大胆。
3D打印技术都被用来做什么了呢?拉斯维加斯CES2017展会上出现了世界上第一个3D打印的超级跑车Divergent 3D,这款炫酷的跑车底盘用3D打印铝接头来连接碳钎维管件,重量仅仅是大部分汽车底盘的10%。不仅如此,这项技术还节省了开发模具的环节,缩短了新品开发周期,省下更多人力、物理和财力,大大提高了汽车的生产效率,也大大降低了制造成本。设想一下,如果3D打印汽车被广泛应用,将来人人是否都可以实现换车像换衣服呢?
建筑方面,有人只花3天,用3D打印技术造了一栋130平米的别墅,其成本竟然只要20万!
新加坡南洋理工大学研究人员使用专门开发的混凝土混合物,它能够快速硬化,使机器在短时间内在其上涂上另一层。这种新的开发方法使得团队的3D打印机能够打印出浴室的材料,从地面上的单个W格子图案层开始,然后不断叠加,直到做出完整的成品。该方法可以节省多达30%的材料和重量,并且相对于使用混凝土浇铸缩短50%以上的建造时间。
医疗方面,2016年,科学家们将3D打印出的组织移植到生物体内,并且证明了这些从打印机里诞生的组织能够像正常组织一样存活并生长。那么这些“组织”和“器官”又是如何通过3D打印制造出来的呢?首先,我们需要设计好数字模型蓝图,而细胞就如同普通桌面打印机中的浆料一样,从针头中挤出,像盖房子一样逐层构建,形成预定形状。但是,细胞和细胞之间没有粘结的话,一旦打印出来就会溃散,因此,一种叫做水凝胶的物质被用作支架,将细胞组装起来。在打印的过程中,水凝胶可以维持组织或器官的形状,并将细胞包裹、粘接,有序的堆叠在一起。水凝胶可以被生物降解,没有生物毒性。天然组织具有大量的管道结构,以供血液等多种液体在组织中流动。如果打印的组织或器官不具备管道空腔,那么细胞是无法存活的。因此在水凝胶支架中预留部分空腔,有助于初期的给养和代谢。当细胞存活并形成相对稳定的结构后,水凝胶支架就会被降解,并进一步形成供血管等管道发育生长的“空腔”。这样,典型的“生物3D打印机”的“墨盒”中就将填充由细胞、水凝胶组成的生物“墨水”,在打印过程中,生物“墨水”就会逐层堆叠成对应组织的形状。
虽然3D打印技术被运用在的越来越广泛,越来来越专业,但是很多制造的东西不能完全替代现实,例如人体器官往往由多种不同细胞组成,各类细胞或是细胞集合发挥不同的作用,器官中又具有大量的血管、神经、各类管路等结构与细胞一起共同实现体内的复杂功能。而现在3D打印组织或器官往往细胞种类单一,不具有复杂管网结构,通常无法实现人体器官的复杂功能,只能被称为“类组织”或“类器官”。但是3D打印技术仍有很大的发展前景。
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