(2)巧克力等食品级原料
巧克力、可可粉、砂糖甚至肉制品都可以作为3D打印材质来“打印”美味食品 。3D食物打印机是一种可以把食物“打印”出来的机器 。它使用的不是墨盒,而是把食物的材料和配料预先放入容器内,再输入食谱,按下程序开关,余下的烹制程序会由它去做,输出来的不是一张又一张的文件,而是真正可以吃下肚的食物 。
由国外一家“科学实验室”制作完成的砂糖3D打印机CandyFab 4000 通过喷射加热过的砂糖,可以做出美味又好看的甜品 。还用改进的3D打印技术打印出的鲜肉让人又惊又喜 。打印肉关键在于原材料的调配,“3D肉”利用实验室培养出来的细胞介质生成的类似鲜肉的替代物质,用水基溶胶为粘合剂,再配合特殊的糖分子结构制成 。这可以说是目前“最美味可口”的3D打印材质了 。
(3)生物细胞
作为一种生物制造技术,细胞的3D打印是其中的技术基石 。通过3D打印技术将细胞作为材料层层打印在生物支架(基质)材料上,通过准确定位,形成具备生物特性的组织 。
如果细胞打印进展顺利,那么人类的健康问题将得到极大的改善 。这些具备生物特性的组织不仅可以作为很好的医学研究工具,还可以根据病体的需要进行器官移植和修复,用来进行药物筛选的试验,制作药物研发领域的药物筛选模型,弥补现阶段蛋白筛选直接到动物体筛选的技术缺失,提高药物筛选率,大大缩短新药的研发时间 。这项技术一旦成熟那么离3D打印克隆人就不远了 。
3D打印材料大解析 3D打印材料大解析
3D打印,是根据所设计的3D模型,通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术 。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造 。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,是快速成型技术的一种,被誉为“第三次工业革命”的核心技术 。
3D打印制造技术主要由3个关键要素组成:
一是产品需要进行精准的三维设计,运用计算机辅助设计(CAD)工具对产品全方位精准定位;
二是需要强大的成型设备;
三是需要满足制品性能和成型工艺的材料 。
由于3D打印制造技术完全改变了传统制造工业的方式和原理,是对传统制造模式的一种颠覆,因此3D打印材料成为限制3D打印发展的主要瓶颈,也是3D打印突破创新的关键点和难点所在,只有进行更多新材料的开发才能拓展3D打印技术的应用领域 。目前,3D打印材料主要包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料和复合材料等 。
3D打印聚合物3D打印无人机
工程塑料
工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料 。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料,常见的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚碳酸酯(PC)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等 。
1)ABS
ABS材料因具有良好的热熔性、冲击强度,成为通过熔融沉积3D打印的首选工程塑料 。目前主要是将ABS预制成丝、粉末化后使用,应用范围几乎涵盖了所有日用品、工程用品和部分机械用品 。近年来ABS不但在应用领域逐步扩大,而且性能不断提升,借助ABS强大的粘接性、强度通过对ABS的改性,使其作为3D打印材料在更广范围得到应用 。
2014年国际空间站用ABS塑料3D打印机为其打印零件;世界上最大的3D打印机材料公司Stratasys公司研发的最新ABS材料ABS-M30,专为3D打印制造设计,机械性能比传统的ABS材料提高了67%,从而扩大了ABS的应用范围 。
2)PA
PA强度高,同时具有一定的柔韧性,因此可直接利用3D打印制造设备零部件 。利用3D打印制造的PA碳纤维复合塑料树脂零件强度韧性很高,可用于机械工具代替金属工具 。另外,由于PA的粘接性和粉末特性,可与陶瓷粉、玻璃粉、金属粉等混合,通过粘接实现陶瓷粉、玻璃粉、金属粉的低温3D打印 。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家,基于PA的工程塑料进行3D打印样件,用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等 。用工程塑料替代传统的金属材料,最终解决了汽车的轻量化问题 。
3)PC
PC具有优异的强度,其强度比ABS材料高出60%左右,因此适合于超强工程制品的应用 。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家,基于PA的工程塑料进行3D打印样件,用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等 。德国拜耳公司开发的PC2605可用于防弹玻璃、树脂镜片、车头灯罩、宇航员头盔面罩、智能手机的机身、机械齿轮等异型构件的3D打印制造 。
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