2018年3D打印应用领域“大事件”回顾

 

航空航天

 

作为高精尖领域，航空航天对于技术、工艺、材料等方面有着极高的要求，3D打印能够被其认可并应用于零部件的生产制造，足见其技高一筹。

 

 

2018年3月14日，世界上最大的喷气发动机在莫哈韦沙漠进行了首次飞行。该GE 9X发动机装配3D打印燃料喷嘴。该3D打印喷嘴由耐光耐热陶瓷复合材料制成，这一创举使得发动机的燃油效率比GE为当前版本的777喷气机开发的GE 90高出10%。

 

 

欧洲飞机制造商空客公司一直与Materialise合作，通过3D打印为飞机制造塑料零件。自从推出新的项目和服务以来，两家公司开始研究空客A350 XWB的零部件。4月11日，两家公司开始生产第一批商用飞机的3D打印部件，乘客将可以看到这些部件用于架空存储舱的隔板，3D打印隔板比公司以前制造的机舱隔板轻了15％，而且复杂程度也较低。

 

 

波音公司与位于印第安纳州的制造专家Thermwood公司合作，为波音公司的777X项目生产大型3D打印部件。该项目表明，增材制造已准备好为航空航天业生产大型高质量的工具零件。Thermwood公司采用了大规模增材制造(LSAM)机和新开发的垂直分层打印(VLP) 技术，将刀具制成了一件式打印。LSAM是行业内第一台具有内置数控加工能力的挤压3D打印机。

 

汽车制造

 

宝马、奥迪、奔驰、保时捷等知名品牌车企，纷纷将3D打印引入到零部件生产制造乃至个性化车型设计领域，不仅因其个性化、定制化的属性，节约成本、缩短生产周期、小批量生产也是车企关注的焦点。

 

 

意大利电动车制造商 X Electrical Vehicle(XEV)公司与3D打印专家Polymaker公司合作生产3D打印电动车LSEV，这是世界上第一款量产的3D打印电动汽车。该车的制造周期大约在3天，车子最高时速达到43英里/小时，单次充电可累积行驶93英里。据悉，LSEV车身所有可见的部分都是通过3D打印出来，车子的底盘、座椅和玻璃除外。一辆完整车子的重量仅有450公斤。

 

虽然该款电动车还未进入生产，但XEV已经收到了7000个欧洲客户的订单。XEV官方宣称，该款电动车产品降低了汽车零部件和组件的数量，从原来的2000个降低到了现在的57个，且都采用了最新3D打印技术生产。

 

 

宝马集团已经使用3D打印超过25年，并在过去十年中使用该技术生产了一百万个零件。仅在今年，该公司预计它将3D打印超过200,000个组件，比去年增加42%。宝马集团的第一百万个3D打印组件最近以BMW i8 Roadster的3D打印窗口导轨的形式出现。开发仅用了五天时间，并迅速融入批量生产。导轨位于Roadster的门上，可使窗户平稳运行。它采用惠普的 Multi Jet Fusion技术制造，该技术目前首次用于汽车的批量生产。该技术能够在24小时内生产多达100个窗户导轨。此外，BMW还使用EOS选择性激光烧结和各种其他金属和聚合物技术。

 

 

为了避免经典车型因为缺少部件而影响驾驶和正常使用，保时捷采用“选择性激光烧结”工艺，为经典车型保时捷959生产了一款离合器分离杆，并利用多款3D打印程序对20多款零部件进行了测试。布加迪也加入了保时捷的阵营开始使用3D打印零部件。据悉，布加迪Chiron车型的制动卡钳（brake calipers）就是采用了这一技术，值得一提的是，两者都是大众集团旗下子公司。

 

 

戴姆勒采用该技术，为经典的奔驰车型提供3D打印备用件。如今，最新款3D打印部件备用件可被用于奔驰W110、W111、W112和W123四款车型，主要为天窗滑动轮（sliding sunroof rollers）。该公司还为梅赛德斯-奔驰300 SL Coupe车型提供3D打印车内后视镜基座（inside mirror base），甚至还能为梅赛德斯-奔驰300 SL Coupe和Roadster提供标准套件范畴内的火花塞支座。此外，公司还为梅赛德斯-奔驰经典车型提供了诸多3D打印备用件，未来还将推出许多3D打印备用件。

 

建筑领域

 

没有尘沙四起的施工现场，无须工人肩扛手提，也不用一块块砖头排列堆砌，取而代之的是大型建筑3D打印机有条不紊地打印施工，仅需几天时间甚至几十天即可完成桥梁或建筑打印。从同济大学全球第一组3D打印完成的步行桥到苏州的3D打印别墅，3D打印在建筑领域不断创造奇迹。

 

 

2018年6月8日，在意大利威尼斯举办的第16届国际建筑展览会上，克罗地亚文化部推出了世界上最大的3D打印结构之一——Cloud Pergola（云彩凉亭）。受到云层错综复杂的启发，克罗地亚馆使用来自伦敦的AI Build公司开发的机器人3D打印技术，打造出这一3D打印结构。Cloud Pergola代表了克罗地亚在建筑，工程，计算设计和机器人制造方面的融合。零件在伦敦生产，然后运往威尼斯，并组装成占地57.6平方米，高度为3.3米的展馆。

 

 

迪拜推出了一项全球性3D打印战略计划，旨在让迪拜成为全球3D打印领域的领导者，同时也要提升阿联酋和迪拜作为3D打印技术领先中心的地位。阿联酋副总统兼总理、迪拜酋长谢赫穆罕默德本拉希德阿勒马克图姆（Mohammed bin Rashid Al Maktoum）殿下制定了一项在2025年之前做到25%新建筑都采用3D打印技术制造的战略计划，希望利用3D打印技术来削减医疗和建筑业的成本，并重组经济和劳动力市场。迪拜未来基金会表示，这项3D打印战略将会减少70%的劳动力，整体成本降低90%。同时该计划还将重新定义生产力，皆因建筑和产品3D打印所需的时间只是传统技术的10%。该项倡议将侧重于照明产品、基座和地基、施工缝、设施和公园，还有用于人道主义事业的建筑和移动式住宅。

 

 

上海建工机施集团的数字三维建造中心耗时35天，利用3D打印技术一次成型打印出一座长15.25米、宽3.8米、高1.2米的S形曲面桥。在此之后，它还要通过抗压、加载等测试考验，才能被安装在桃浦智创城中央公园内。用3D技术打印一座桥，其实早有先例。去年7月，同济大学内就有全球第一组3D打印完成的步行桥，两座桥跨度分别为4米和11米。不过，当时这两座桥只用于展示。而上海建工机施集团的这座桥，将是全国首座投入实际使用的3D打印桥，其牢靠性更让人关注。

 

制鞋应用

 

科技总是时代发展的引领者，与前沿科技结合即是走在时代前沿，也在引流潮流。在制鞋领域，3D打印运动鞋已经开始出现在商场的橱窗中。阿迪达斯、耐克、匹克在2018年通过应用3D打印技术又给运动爱好者带来了新的视觉和穿戴体验。

 

 

2018年10 月 12日，adidas Futurecraft 4D运动鞋正式发售，这双鞋以清爽的浅绿色为主调，纯粹的配色看起来颜值极高。

 

Primeknit 编织鞋面上隐去了经典的三道杠装饰，看起来更为简约，只有鞋垫上点缀 Daniel Arsham 工作室的银色 Logo。其实这双鞋并没有看起来那么简单，在灯的照射下，鞋身侧面会显现出荧光色的三道杠，而在鞋头处则会显现出 Future 的字样。

 

 

5月8日，匹克体育在北京发布了旗下首款3D打印跑鞋，这款售价1299元的创新跑鞋，也成为中国首款市售的3D打印跑鞋。就介绍，这款3D打印运动鞋以缓震跑鞋“悦跑五代”为原型设计，在继承悦跑五代透气、舒适穿着体验的同时，3D打印技术制成的3D材料中底，通过SLS激光烧结技术以及更为弹性轻质的TPU粉末成型的3D打印跑鞋，既能保证跑步时中底所需的强度，同时由于材质的轻质又能提供出色的柔软度及缓冲回弹性能。此外，3D打印跑鞋的中底形态设计颇为讲究。在延续悦跑五代原型“多核弹力科技”的基础上，以晶格结构对中底进行填充，从而通过特殊结构形变为鞋底提供缓冲性能，实现出色的缓震性。

 

 

Nike今年推出的新款 Zoom Vaporfly Elite 运动鞋，采用 FlyPrint 鞋面，首次将3D打印织物技术运用于功能性运动鞋。与传统2D材质相比，3D织物能够提供更好的伸张力；而在3D打印织物中，由于织线相互交融，使其拥有更高的精密度和性能潜力。此外，与之前采用的材料相比，Flyprint 织物更加轻质，且拥有更好的透气性。

 

生物医疗

 

作为健康医疗的重要组成部分，3D打印在医疗植入物、辅助医疗器械、个性化制药、细胞打印等方面发挥重要作用，是精准医疗不可或缺的技术支撑，通过科研和临床实践，越来越多的患者因3D打印而受益。

 

 

干细胞研究公司Celprogen Inc.宣布已成功使用脑干细胞3D打印人脑细胞器，生物打印的大脑可以用于研究神经疾病。使用特殊的生物基质凝胶材料(CEP707)形成3D打印的脑，其包含人脑干细胞，脑细胞外基质和培养基。根据Celprogen的说法，3D打印脑细胞器常规用于内部毒理学和药物发现计划研究，以及研究不同类型的脑癌。据报道，所描绘的3D打印脑模型专门用于测试药物如何横穿血脑屏障。

 

 

3D打印仿生眼原型，未来有望助视障人士重见光明。美国明尼苏达大学(University of Minnesota)的研究团队首次在半球面上完全由3D打印制造出光接收器阵列。这项发现标志着朝着创造“仿生眼”的目标迈出了重要的一步。有朝一日，这种仿生眼将帮助盲人复明或者提高正常人的视力。

 

 

全球有600多万人患有帕金森疾病，它有早期症状，如运动缓慢，身体僵硬，颤抖或震颤。为了解决颤抖或震颤症状，西部大学生物电子学实验室小组的一组学生设计并开发了一种3D打印手套，有助于抑制由帕金森引起的震颤或其他肌肉收缩，帮助帕金森患者完成完成日常生活任务。目前手套仍处于原型阶段，是在3D打印技术的帮助下实现的。