『3D』物资不够,打印来凑?3D打印成疫情下的救场奇兵( 二 )
上面这个例子已经把3D打印最为本质的两个特点反映得很清楚了 。 首先 , 3D打印与计算机辅助设计(CAD)以及计算机辅助制造(CAM)密不可分 , 任何3D打印的零件都要从电脑设计图开始自己的生命历程 。 假如事先只有图纸 , 没有电脑可以直接利用的造型数据 , 也得重新在电脑中建立模型 , 绘制设计图 。
其次 , 3D打印是一种增材制造技术 , 也就是说与传统的车床机械加工一类减材制造技术不同 , 产品是由原料直接在空间中堆砌而成 。 可以把车床机械加工比作石雕 , 刀斧锤凿齐上阵 , 最终的作品比起最初的原石只少不多 。
另外一方面 , 3D打印好比泥塑 , 塑造形象的组成部分不断叠加 , 最终的作品比起最初的泥胚只多不少 。 有了这迥异于其他前辈的两大特色 , 3D打印能在机械制造技术的武林之中自立门户也就不足为奇了 。
3D打印技术 , 生物材料也能打印出来
3D打印技术诞生之后 , 人们为了解决移植器官来源有限的问题又发明了3D生物打印 。 因为在现有的医疗手段中 , 一个器官的获取要以另一个人器官的失去为前提 , 而主动或被动失去的器官数量又远远少于需要的器官 。 基于现有打印技术的3D生物打印机使用了生物材料 , 可以复合细胞、生长因子等活性成分 , 从而逐层构建活体组织 。
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2009年底 , Organovo公司制造出第一台3D生物打印机的原型机 。 研究者在供打印的液态材料中复合从骨髓、脂肪等组织中提取出的干细胞 , 或不同的活性因子 , 通过打印头将液体按照一定图案打印在接收平台上 。 打印头每打印过一层 , 就会提升一个层高的刻度 , 继而开始下一层图案的打印 , 从而逐渐实现人造组织的成型 , 这一过程类似于普通3D打印在工业应用中的模型制造 。
3D打印在其他生物领域的应用也很广 。
现在 , 医用钛合金人工骨 , 人工关节等已经广泛采用了3D打印技术 。 首先 , 通过CT或者核磁共振等成像技术获知患者身体的精确三维结构 , 然后将数据利用计算机进行处理并完成个性化设计 。 之后利用3D打印生成独一无二的专属人工骨 , 极大的提升了患者的治疗质量 。
2017年 , 美国西北大学的一个课题组利用3D打印技术将明胶打印成类似于卵巢组织的结构 。 然后将从小鼠体内提取出的卵泡和激素生成细胞植入这种明胶骨架 , 得到3D打印的人工卵巢组织 。 该人工卵巢在移植入摘除卵巢的小鼠体内后 , 表现出了功能健全卵巢的特性 , 可以正常排卵 , 在小鼠经过多代繁殖后也未见后代异常(图8) 。 虽然离人工制造组织或者器官这样的人类终极梦想仍然遥远 , 3D打印还是帮助我们迈出了开拓性的一步 。
3D打印 , 未来可期 。
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