在《哈利波特》系列電影中， 處處可見精彩紛呈的魔法。 不過今天我們的主角不是手執魔杖的巫師， 而是現實生活中同樣可以神奇“造物”的3D印表機...
3D列印思想起源於19世紀末的美國， 並在20世紀80年代得以發展和推廣。 中國物聯網校企聯盟把它稱作“上上個世紀的思想， 上個世紀的技術， 這個世紀的市場”， 與傳統製造相比， 3D列印技術的優勢主要體現在產品製造的複雜程度、生產製造的範圍、生產製造效率、滿足客戶個性化需求等方面。
近幾年， 隨著“智慧製造”、“機器換人”、“工業互聯網”等備受關注， 3D列印（增材製造）的熱度也在不斷攀升中。
作為新一輪工業革命的重要標誌之一， 3D列印技術體現了資訊網路技術與先進材料技術、數位製造技術之間的密切結合， 還將在未來的智慧製造產業中與各種新興的高科技一起創造出更大的價值。
目前中， 國是3D列印（增材製造）專利申請區域的集中地， 專利申請數量高居全球第一。 然而， 增材製造科技成果轉化為產品步伐較慢、比例較低， 大量高端設備仍主要依賴進口， 標準引領效應尚未體現。
2013年4月， 科技部近期公佈的最新《國家高技術研究發展計畫（863計畫）、國家科技支撐計畫製造領域2014年度備選專案徵集指南》， 首次將3D列印產業納入其中。
（1）面向航空航太大型零件鐳射熔化成型裝備研製及應用（國撥經費控制額不超過1000萬元， 前沿技術研究類）
針對航空航太產品研製（試製）過程中單件、小批量需求， 研製適合鈦合金等難加工零件直接成型的大型零件鐳射熔化成型裝備， 檯面2米×2米， 製件精度控制在±1%以內， 堆積效率達300cm3/h以上。 制定相關工業技術標準， 並在航空航太產品研製零部件製造中進行應用。
（2）面向複雜零部件模具製造的大型鐳射燒結成型裝備研製及應用（國撥經費控制額不超過1000萬元，
針對複雜零部件模具快速製造的需求， 研製適合製造蠟模、蠟型、砂型製造， 以及尼龍等塑膠零件製造的大型鐳射燒結成型裝備， 檯面2米×2米， 製件精度控制在±0.1%以內， 堆積效率達1000cm3/h以上。 制定相關技術標準， 並在汽車、模具等行業產品研製中得到應用。
（3）面向材料結構一體化複雜零部件高溫高壓擴散連接設備研製與應用（國撥經費控制額不超過1000萬元， 前沿技術類）
針對結構複雜、性能要求高、連接難度大等複雜零部件加工的需求， 研製材料結構一體化複雜零件高溫高壓擴散連接設備和工藝， 工作加熱區域尺寸Φ1000mm×1000mm以上， 並在航空航太產品的研製中開展應用。
（4）基於3D列印製造技術的家電行業個性化定制關鍵技術研究及應用示範（國撥經費控制額不超過1000萬元、企業牽頭申報，
針對家電行業個性化定制迫切需求， 結合以3D列印製造技術為核心的數位製造技術帶來的製造變革， 研究3D列印個性化零件設計技術、個性化定制模式、定制業務協同引擎、交互門戶、運行平臺等技術， 開發個性化定制管理平臺， 並基於3D列印製造裝備為終端使用者提供個性化定制服務， 在應用示範期內銷售經濟收入不少於3000萬元。
一周前， 廣大高三學子經歷了人生的一次重要節點——高考。 而與此同時， 3D列印行業的科學家們也在奮力研究新技術。 接下來， 我們一起去看看， 近期3D列印行業的技術有哪些新進展吧！
1、哈工大借氧化石墨烯開發出全新的高性能3D列印墨水
本月初， 哈爾濱工業大學和我國教育部研究人員將一篇論文線上發表在《Carbon》雜誌上， 文中講述了氧化石墨烯（GO）在一種3D列印墨水中的應用。 他們開發的這種新材料表現出與高強度混凝土相當的拉伸強度， 以及與導電性最好的陶瓷納米複合材料相同的導電率。
此次研究中的3D列印墨水是一種地聚合物， 這種材料具有耐熱和絕緣性能， 並且能將廢棄材料封裝在其結構中， 它包括高溫陶瓷、由回收材料製成的混凝土。 而作為一種原料， 地聚合物本身不具有通過3D列印噴嘴的流動性。 因此， 為了改變它的流動性， 研究人員嘗試將氧化石墨烯加入其中。
2、韓國研究人員用混合3D印表機造出“便宜50倍”的人體皮膚
近日，韓國浦項科技大學研究人員開發出一種高效、低成本的方法來3D列印可用於修復手術的人體皮膚。他們的混合型細胞3D列印系統包含擠出和噴射兩個模組。
據瞭解，這種新型3D印表機的秘訣在於它同時採用兩種沉積方法：擠出和噴射。印表機同時使用擠出和噴射模組，從而允許研究員用一種PCL膜來創建基於膠原蛋白的材料。這兩種物質的結合產生出非常類似於人類皮膚的東西。
研究團隊說，與其他技術相比，這種3D列印方法還有其他一些很突出的優點。“重要的是，我們的新方法比其他方法便宜50倍，需要的基礎材料少10倍。我們希望這一新的單步工藝可以為製造全功能的人體皮膚模型提供一個有吸引力和有用的平臺”，研究人員表示。
3、GE新專利：非接觸式聲學監測，可提高粉床熔融金屬3D列印品質
近日，美國通用電氣（GE）又公佈了兩項“3D列印聲學監測”新專利，旨在進一步提高金屬3D列印的品質。據悉，這兩項新專利都是在2015年申請然後在2017年公佈的，主要針對的是粉床熔融3D列印技術，據說可利用聲波（來有效監測列印過程，從而提高列印品質，改善3D列印功能性金屬件的整個流程。
毫無疑問，這對於GE繼續發展其3D列印業務有著極大的好處，因為ConceptLaser和Arcam製造的就是粉床金屬3D印表機。
4、研究人員開發出用於生物醫學、軟機器人的3D列印矽膠技術
使用由液體和固體形式的矽氧烷形成的糊狀油墨，北卡羅萊納州立大學的研究人員已經能夠3D列印靈活多孔的矽橡膠結構。
由於該技術可以在乾燥或潮濕的環境中使用，研究人員認為其可用於活組織。他們設想了生物醫學應用，例如可以直接應用到人體上的3D列印軟繃帶，以及在軟機器人領域的應用。另一方面，這種矽膠3D列印方法既不需要熱應用也不需要特殊的化學成分。NC州研究人員認為這種技術非常可取。
5、張勝民教授團隊在3D列印專用生物材料和再生醫學領域獲進展
近期，華中科技大學先進生物材料與組織工程研究中心張勝民教授團隊利用3D列印專用生物材料成功再生修復關節軟骨/骨綜合缺損的研究獲得新進展。
該項成果突顯了三大亮點：一是採用具有完全獨立自主智慧財產權的3D列印專用生物材料；二是利用3D列印技術構建出關節軟骨/骨組織的複雜仿生結構支架；三是仿生支架在無需預置任何活細胞和生長因數條件下，實現了關節軟骨/骨綜合缺損的再生修復。特別是第三點，無活細胞和生長因數產品更易於被FDA、CFDA註冊批准，從而為實現該項技術的快速轉化奠定了基礎。
據悉，團隊最新發表在《生物材料》的工作，挑戰了關節軟骨和軟骨下骨綜合缺損再生修復這項世界性難題，通過採用具有完全獨立自主智慧財產權的3D列印梯度微球專用生物材料與選擇性鐳射3D燒結技術相結合，構建出以連續梯度微球為“建築單元”的多層仿生關節軟骨/軟骨下骨缺損支架，完成體內外生物安全性評價，然後植入選定動物模型進行研究，最後實現了關節綜合缺損部位的高品質再生修復，並顯示出重要的臨床轉化前景。
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近日，韓國浦項科技大學研究人員開發出一種高效、低成本的方法來3D列印可用於修復手術的人體皮膚。他們的混合型細胞3D列印系統包含擠出和噴射兩個模組。
據瞭解，這種新型3D印表機的秘訣在於它同時採用兩種沉積方法：擠出和噴射。印表機同時使用擠出和噴射模組，從而允許研究員用一種PCL膜來創建基於膠原蛋白的材料。這兩種物質的結合產生出非常類似於人類皮膚的東西。
研究團隊說，與其他技術相比，這種3D列印方法還有其他一些很突出的優點。“重要的是，我們的新方法比其他方法便宜50倍，需要的基礎材料少10倍。我們希望這一新的單步工藝可以為製造全功能的人體皮膚模型提供一個有吸引力和有用的平臺”，研究人員表示。
3、GE新專利：非接觸式聲學監測，可提高粉床熔融金屬3D列印品質
近日，美國通用電氣（GE）又公佈了兩項“3D列印聲學監測”新專利，旨在進一步提高金屬3D列印的品質。據悉，這兩項新專利都是在2015年申請然後在2017年公佈的，主要針對的是粉床熔融3D列印技術，據說可利用聲波（來有效監測列印過程，從而提高列印品質，改善3D列印功能性金屬件的整個流程。
毫無疑問，這對於GE繼續發展其3D列印業務有著極大的好處，因為ConceptLaser和Arcam製造的就是粉床金屬3D印表機。
4、研究人員開發出用於生物醫學、軟機器人的3D列印矽膠技術
使用由液體和固體形式的矽氧烷形成的糊狀油墨，北卡羅萊納州立大學的研究人員已經能夠3D列印靈活多孔的矽橡膠結構。
由於該技術可以在乾燥或潮濕的環境中使用，研究人員認為其可用於活組織。他們設想了生物醫學應用，例如可以直接應用到人體上的3D列印軟繃帶，以及在軟機器人領域的應用。另一方面，這種矽膠3D列印方法既不需要熱應用也不需要特殊的化學成分。NC州研究人員認為這種技術非常可取。
5、張勝民教授團隊在3D列印專用生物材料和再生醫學領域獲進展
近期，華中科技大學先進生物材料與組織工程研究中心張勝民教授團隊利用3D列印專用生物材料成功再生修復關節軟骨/骨綜合缺損的研究獲得新進展。
該項成果突顯了三大亮點：一是採用具有完全獨立自主智慧財產權的3D列印專用生物材料；二是利用3D列印技術構建出關節軟骨/骨組織的複雜仿生結構支架；三是仿生支架在無需預置任何活細胞和生長因數條件下，實現了關節軟骨/骨綜合缺損的再生修復。特別是第三點，無活細胞和生長因數產品更易於被FDA、CFDA註冊批准，從而為實現該項技術的快速轉化奠定了基礎。
據悉，團隊最新發表在《生物材料》的工作，挑戰了關節軟骨和軟骨下骨綜合缺損再生修復這項世界性難題，通過採用具有完全獨立自主智慧財產權的3D列印梯度微球專用生物材料與選擇性鐳射3D燒結技術相結合，構建出以連續梯度微球為“建築單元”的多層仿生關節軟骨/軟骨下骨缺損支架，完成體內外生物安全性評價，然後植入選定動物模型進行研究，最後實現了關節綜合缺損部位的高品質再生修復，並顯示出重要的臨床轉化前景。
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