2014年7月1日,美國海軍試驗了利用3D打印等先進制造技術快速制造艦艇零件,希望借此提升執行任務速度並降低成本。
2014年6月24日至6月26日,美海軍在作戰指揮系統活動中舉辦了第壹屆制匯節,開展了壹系列“打印艦艇”研討會,並在此期間向水手及其他相關人員介紹了3D打印及增材制造技術。
美國海軍致力於未來在這方面培訓水手。采用3D打印及其他先進制造方法,能夠顯著提升執行任務速度及預備狀態,降低成本,避免從世界各地采購艦船配件。
美國海軍作戰艦隊後勤科副科長Phil Cullom表示,考慮到成本及海軍後勤及供應鏈現存的漏洞,以及面臨的資源約束,先進制造與3D打印的應用越來越廣,他們設想了壹個由技術嫻熟的水手支持的先進制造商的全球網絡,找出問題並制造產品。 2014年9月底,NASA預計將完成首臺成像望遠鏡,所有元件基本全部通過3D打印技術制造。NASA也因此成為首家嘗試使用3D打印技術制造整臺儀器的單位。 這款太空望遠鏡功能齊全,其50.8毫米的攝像頭使其能夠放進立方體衛星(CubeSat,壹款微型衛星)當中。據了解,這款太空望遠鏡的外管、外擋板及光學鏡架全部作為單獨的結構直接打印而成,只有鏡面和鏡頭尚未實現。該儀器將於2015年開展震動和熱真空測試。 這款長50.8毫米的望遠鏡將全部由鋁和鈦制成,而且只需通過3D打印技術制造4個零件即可,相比而言,傳統制造方法所需的零件數是3D打印的5-10倍。此外,在3D打印的望遠鏡中,可將用來減少望遠鏡中雜散光的儀器擋板做成帶有角度的樣式,這是傳統制作方法在壹個零件中所無法實現的。
2014年8月31日,美國宇航局的工程師們剛剛完成了3D打印火箭噴射器的測試,本項研究在於提高火箭發動機某個組件的性能,由於噴射器內液態氧和氣態氫壹起混合反應,這裏的燃燒溫度可達到6000華氏度,大約為3315攝氏度,可產生2萬磅的推力,約為9噸左右,驗證了3D打印技術在火箭發動機制造上的可行性。本項測試工作位於阿拉巴馬亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心,這裏擁有較為完善的火箭發動機測試條件,工程師可驗證3D打印部件在點火環境中的性能。
制造火箭發動機的噴射器需要精度較高的加工技術,如果使用3D打印技術,就可以降低制造上的復雜程度,在計算機中建立噴射器的三維圖像,打印的材料為金屬粉末和激光,在較高的溫度下,金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子。火箭發動機中的噴射器內有數十個噴射元件,要建造大小相似的元件需要壹定的加工精度,該技術測試成功後將用於制造RS-25發動機,其作為美國宇航局未來太空發射系統的主要動力,該火箭可運載宇航員超越近地軌道,進入更遙遠的深空。馬歇爾中心的工程部主任克裏斯認為3D打印技術在火箭發動機噴油器上應用只是第壹步,我們的目的在於測試3D打印部件如何能徹底改變火箭的設計與制造,並提高系統的性能,更重要的是可以節省時間和成本,不太容易出現故障。本次測試中,兩具火箭噴射器進行了點火,每次5秒,設計人員創建的復雜幾何流體模型允許氧氣和氫氣充分混合,壓力為每平方英寸1400磅。
2014年10月11日,英國壹個發燒友團隊用3D打印技術制出了壹枚火箭,他們還準備讓這個世界上第壹個打印出來的火箭升空。該團隊於當地時間在倫敦的辦公室向媒體介紹這個世界第壹架用3D打印技術制造出的火箭。團隊隊長海恩斯說,有了3D打印技術,要制造出高度復雜的形狀並不困難。就算要修改設計原型,只要在計算機輔助設計的軟件上做出修改,打印機將會做出相對的調整。這比之前的傳統制造方式方便許多。既然美國宇航局已經在使用3D打印技術制造火箭的零件,3D打印技術的前景是十分光明的。
據介紹,這個名為“低軌道氦輔助導航”的工程項目由壹家德國數據分析公司贊助。打印出的這枚火箭重3公斤,高度相當於壹般成年人身高,是該團隊用4年時間、花了6000英鎊制造出來的。等壹筆1.5萬英鎊的資助確定之後,他們將於今年底在新墨西哥州的美國航天港發射該火箭。壹個裝滿氦的巨型氣球將把火箭提升到20000米高空,裝置在火箭裏的全球定位系統將啟動火箭引擎,火箭噴射速度將達到每小時1610公裏。之後,火箭上的自動駕駛系統將引導火箭回返地球,而裏頭的攝像機將把整個過程拍攝下來。
美國國家航空航天局(NASA)官網2015年4月21日報道,NASA工程人員正通過利用增材制造技術制造首個全尺寸銅合金火箭發動機零件以節約成本,NASA空間技術任務部負責人表示,這是航空航天領域3D打印技術應用的新裏程碑。
2015年6月22日報道,國營企業俄羅斯技術集團公司以3D打印技術制造出壹架無人機樣機,重3.8公斤,翼展2.4米,飛行時速可達90至100公裏,續航能力1至1.5小時。
公司發言人弗拉基米爾·庫塔霍夫介紹,公司用兩個半月實現了從概念到原型機的飛躍,實際生產耗時僅為31小時,制造成本不到20萬盧布(約合3700美元)。
2016年4月19日,中科院重慶綠色智能技術研究院3D打印技術研究中心對外宣布,經過該院和中科院空間應用中心兩年多的努力,並在法國波爾多完成拋物線失重飛行試驗,國內首臺空間在軌3D打印機宣告研制成功。這臺3D打印機可打印最大零部件尺寸達200×130mm,它可以幫助宇航員在失重環境下自制所需的零件,大幅提高空間站實驗的靈活性,減少空間站備品備件的種類與數量和運營成本,降低空間站對地面補給的依賴性。 3D打印肝臟模型
日本築波大學和大日本印刷公司組成的科研團隊2015年7月8日宣布,已研發出用3D打印機低價制作可以看清血管等內部結構的肝臟立體模型的方法。據稱,該方法如果投入應用就可以為每位患者制作模型,有助於術前確認手術順序以及向患者說明治療方法。
這種模型是根據CT等醫療檢查獲得患者數據用3D打印機制作的。模型按照表面外側線條呈現肝臟整體形狀,詳細地再現其內部的血管和腫瘤。
由於肝臟模型內部基本是空洞,重要血管等的位置壹目了然。據稱,制作模型需要少量價格不菲的樹脂材料,使原本約30萬至40萬日元(約合人民幣1.5萬至2萬元)的制作費降到原先的三分之壹以下。
利用3D打印技術制作的內臟器官模型主要用於研究,由於價格高昂,在臨床上沒有得到普及。科研團隊表示,他們壹方面爭取到2016年度實現肝臟模型的實際應用,另壹方面將推進對胰臟等器官模型制作技術的研發 。
3D打印頭蓋骨
2014年8月28日,46歲的周至農民胡師傅在自家蓋房子時,從3層樓墜落後砸到壹堆木頭上,左腦蓋被撞碎,在當地醫院手術後,胡師傅雖然性命無損,但左腦蓋凹陷,在別人眼裏成了個“半頭人”。
除了面容異於常人,事故還傷了胡師傅的視力和語言功能。醫生為幫其恢復形象,采用3D打印技術輔助設計缺損顱骨外形,設計了鈦金屬網重建缺損顱眶骨,制作出缺損的左“腦蓋”,最終實現左右對稱。
醫生稱手術約需5至10小時,除了用鈦網支撐起左邊腦蓋外,還需要從腿部取肌肉進行填補。手術後,胡師傅的容貌將恢復,至於語言功能還得術後看恢復情況。
3D打印脊椎植入人體
2014年8月,北京大學研究團隊成功地為壹名12歲男孩植入了3D打印脊椎,這屬全球首例。據了解,這位小男孩的脊椎在壹次足球受傷之後長出了壹顆惡性腫瘤,醫生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過,這次的手術比較特殊的是,醫生並未采用傳統的脊椎移植手術,而是嘗試先進的3D打印技術。
研究人員表示,這種植入物可以跟現有骨骼非常好地結合起來,而且還能縮短病人的康復時間。由於植入的3D脊椎可以很好地跟周圍的骨骼結合在壹起,所以它並不需要太多的“錨定”。此外,研究人員還在上面設立了微孔洞,它能幫助骨骼在合金之間生長,換言之,植入進去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長在壹起,這也意味著未來不會發生松動的情況。
3D打印手掌治療殘疾
2014年10月,醫生和科學家們使用3D打印技術為英國蘇格蘭壹名5歲女童裝上手掌。
這名女童名為海莉·弗雷澤,出生時左臂就有殘疾,沒有手掌,只有手腕。在醫生和科學家的合作下,為她設計了專用假肢並成功安裝。
3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒
2014年10月13日,紐約長老會醫院的埃米爾·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫生就講述了他使用3D打印的心臟救活壹名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷,它會在心臟內部制造“大量的洞”。在過去,這種類型的手術需要停掉心臟,將其打開並進行觀察,然後在很短的時間內來決定接下來應該做什麽。
但有了3D打印技術之後,巴查醫生就可以在手術之前制作出心臟的模型,從而使他的團隊可以對其進行檢查,然後決定在手術當中到底應該做什麽。這名嬰兒原本需要進行3-4次手術,而現在壹次就夠了,這名原本被認為壽命有限的嬰兒可以過上正常的生活。
巴查醫生說,他使用了嬰兒的MRI數據和3D打印技術制作了這個心臟模型。整個制作過程***花費了數千美元,不過他預計制作價格會在未來降低。
3D打印技術能夠讓醫生提前練習,從而減少病人在手術臺上的時間。3D模型有助於減少手術步驟,使手術變得更為安全。
2015年1月,在邁阿密兒童醫院,有壹位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez,由於疾病她的呼吸困難免疫系統薄弱,如果不實施矯正手術僅能存活數周甚至數日。
心血管外科醫生借助3D心臟模型的幫助,通過對小女孩心臟的完全復制3D模型,成功地制定出了壹個復雜的矯正手術方案。最終根據方案,成功地為小女孩實施了永久手術,現在小女孩的血液恢復正常流動,身體在治療中逐漸恢復正常。
3D打印制藥
2015年8月5日,首款由Aprecia制藥公司采用3D打印技術制備的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美國食品藥品監督管理局(FDA)上市批準,並將於2016年正式售賣。這意味著3D打印技術繼打印人體器官後進壹步向制藥領域邁進,對未來實現精準性制藥、針對性制藥有重大的意義。該款獲批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知識產權的ZipDose3D打印技術。
通過3D打印制藥生產出來的藥片內部具有豐富的孔洞,具有極高的內表面積,故能在短時間內迅速被少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來了福音。
這種設想主要針對病人對藥品數量的需求問題,可以有效地減少由於藥品庫存而引發的壹系列藥品發潮變質、過期等問題。事實上,3D打印制藥最重要的突破是它能進壹步實現為病人量身定做藥品的夢想。
3D打印胸腔
最近科學家們為傳統的3D打印身體部件增添了壹種鈦制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。
這些3D打印部件的幸運接受者是壹位54歲的西班牙人,他患有壹種胸壁肉瘤,這種腫瘤形成於骨骼、軟組織和軟骨當中。醫生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨,以此阻止癌細胞擴散。
這些切除的部位需要找到替代品,在正常情況下所使用的金屬盤會隨著時間變得不牢固,並容易引發並發癥。澳大利亞的CSIRO公司創造了壹種鈦制的胸骨和肋骨,與患者的幾何學結構完全吻合。
CSIRO公司根據病人的CT掃描設計並制造所需的身體部件。工作人員會借助CAD軟件設計身體部分,輸入到3D打印機中。手術完成兩周後,病人就被允許離開醫院了,而且壹切狀況良好。
3D血管打印機
2015年10月,我國863計劃3D打印血管項目取得重大突破,世界首創的3D生物血管打印機由四川藍光英諾生物科技股份有限公司成功研制問世。
該款血管打印機性能先進,僅僅2分鐘便打出10厘米長的血管。不同於市面上現有的3D生物打印機,3D生物血管打印機可以打印出血管獨有的中空結構、多層不同種類細胞,這是世界首創。 2014年8月,10幢3D打印建築在上海張江高新青浦園區內交付使用,作為當地動遷工程的辦公用房。這些“打印”的建築墻體是用建築垃圾制成的特殊“油墨”,按照電腦設計的圖紙和方案,經壹臺大型3D打印機層層疊加噴繪而成,10幢小屋的建築過程僅花費24小時。
2014年9月5日,世界各地的建築師們正在為打造全球首款3D打印房屋而競賽。3D打印房屋在住房容納能力和房屋定制方面具有意義深遠的突破。在荷蘭首都阿姆斯特丹,壹個建築師團隊已經開始制造全球首棟3D打印房屋,而且采用的建築材料是可再生的生物基材料。這棟建築名為“運河住宅(Canal House)”,由13間房屋組成。這個項目位於阿姆斯特丹北部運河的壹塊空地上,有望3年內完工。在建中的“運河住宅”已經成了公***博物館,美國總統奧巴馬曾經到那裏參觀。荷蘭DUS建築師漢斯·韋爾默朗(Hans Vermeulen)在接受BI采訪時表示,他們的主要目標是“能夠提供定制的房屋。”
2014年1月,數幢使用3D打印技術建造的建築亮相蘇州工業園區。這批建築包括壹棟面積1100平方米的別墅和壹棟6層居民樓。這些建築的墻體由大型3D打印機層層疊加噴繪而成,而打印使用的“油墨”則由建築垃圾制成。
2015年7月17日上午,由3D打印的模塊新材料別墅現身西安,建造方在三個小時完成了別墅的搭建。據建造方介紹,這座三個小時建成的精裝別墅,只要擺上家具就能拎包入住。 2014年9月15日,世界上已經出現3D打印建築、裙帽以及珠寶等,第壹輛3D打印汽車也終於面世。這輛汽車只有40個零部件,建造它花費了44個小時,最低售價1.1萬英鎊(約合人民幣11萬元)。
世界第壹臺3D打印車已經問世——這輛由美國Local Motors公司設計制造、名叫“Strati”的小巧兩座家用汽車開啟了汽車行業新篇章。這款創新產品在為期六天的2014美國芝加哥國際制造技術展覽會上公開亮相。
用3D打印技術打印壹輛斯特拉提轎車並完成組裝需時44小時。整個車身上靠3D打印出的部件總數為40個,相較傳統汽車20000多個零件來說可謂十分簡潔。充滿曲線的車身由先由黑色塑料制造,再層層包裹碳纖維以增加強度,這壹制造設計尚屬首創。汽車由電池提供動力,最高時速約64公裏,車內電池可供行駛190至240公裏。
盡管汽車的座椅、輪胎等可更換部件仍以傳統方式制造,但用3D制造這些零件的計劃已經提上日程。制造該轎車的車間裏有壹架超大的3D打印機,能打印長3米、寬1.5米、高1米的大型零件,而普通的3D打印機只能打印25立方厘米大小的東西。
2014年10月29日,在芝加哥舉行的國際制造技術展覽會上,美國亞利桑那州的Local Motors汽車公司現場演示世界上第壹款3D打印電動汽車的制造過程。這款電動汽車名為“Strati”,整個制造過程僅用了45個小時。Strati采用壹體成型車身,最大速度可達到每小時40英裏(約合每小時64公裏),壹次充電可行駛120到150英裏(約合190到240公裏)。Strati只有49個零部件,動力傳動系統、懸架、電池、輪胎、車輪、線路、電動馬達和擋風玻璃采用傳統技術制造,包括底盤、儀表板、座椅和車身在內的余下部件均由3D打印機打印,所用材料為碳纖維增強熱塑性塑料。Strati的車身壹體成型,由3D打印機打印,***有212層碳纖維增強熱塑性塑料。辛辛那提公司負責提供制造Strati使用的大幅面增材制造3D打印機,能夠打印3英尺×5英尺×10英尺(約合90厘米×152厘米×305厘米)的零部件。
最近來自美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。該公司表示此款車由壹系列鋁制“節點”和碳纖維管材拼插相連,輕松組裝成汽車底盤,因此更加環保。
Blade 搭載壹臺可使用汽油或壓縮天然氣為燃料的雙燃料700馬力發動機。此外由於整車質量很輕,整車質量僅為1400磅(約合0.64噸),從靜止加速到每小時60英裏(96公裏)僅用時兩秒,輕松躋身頂尖超跑行列。
2015年7月,美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。 2014年11月10日,全世界首款3D打印的筆記本電腦已開始預售了,它允許任何人在自己的客廳裏打印自己的設備,價格僅為傳統產品的壹半。
這款筆記本電腦名為Pi-Top,將會到2015年五月才會正式推出。但是,通過口耳相傳,它現在已在兩周內累計獲得了7.6萬英鎊的預訂單。
服裝服飾
許多女人深知,遇到壹件很合身的衣服是很不容易的事,用3D打印機制作的衣服,可謂是解決女人們挑選服裝時遇到困境的萬能鑰匙。壹個設計工作室已經成功使用3D打印技術制作出服裝,使用此技術制作出的服裝不但外觀新穎,而且舒適合體。
這件裙子價格為1.9萬人民幣,制作過程中使用了2,279個印刷板塊,由3316條鏈子連接。這種被稱作“4D裙”的服裝,就像編織的衣服壹樣,很容易就可以從壓縮的狀態中舒展開來。創始人之壹,並擔任創意總監的傑西卡回憶說這件衣服花費了大約48個小時來印制。
這家位於美國馬薩諸塞州的公司還編寫了壹個適用於智能手機和平板電腦的應用程序,這有助於用戶調整自己的衣服。使用這個應用程序,可以改變衣服的風格和舒適性。
無影高跟鞋
2015年8月27日,深圳美女創客SexyCyborg發明了“無影高跟鞋”。它裏面是空的,可以裝進去壹套安全滲透測試工具包。
“無影高跟鞋”足以令壹些美女級黑客輕松攻破某些企業或政府機構的防禦,獲取到有價值的重要信息。每只鞋裏面都有壹個抽屜,使用者不用脫鞋就能把它拿下來。然後再把壹套滲透測試套件裝進去,其中的部件都是黑客用的裝備。