2020年3D打印热点回眸

 3D打印是基于材料累加原理,将计算机中的三维模型通过分层添加材料打印出实物的一种增材制造技术。2020年,3D打印研究在打印机理、技术改进及应用拓展等方面取得了重要进展。从打印方法改进、新型墨水研发、新型结构制备和应用,以及金属3D打印机理研究等方面回顾了3D打印的年度研究热点和代表性成果。     

3D打印技术在室内设计中的应用研究

3D打印技术是一种完全依靠智能化机械完成各类产品打印的技术,且能够形成3D立体产品,适用于各类复杂构造和精细化构造产品的设计和制作。目前,3D打印技术已经被运用了建筑、产品生产、高端设备制作(如火箭)、精细化零件生产的过程中当中。该文的主要内容是关于3D打印技术在室内设计中的应用研究。     

3D打印技术在岩石物理中的实验设计

3D打印技术作为一种新兴技术,具有显著制造特点及优势,已成为制造业关注焦点,正逐步应用到岩石物理实验领域,助力油气地球物理勘探。为培养学生从理论到应用的工程实践能力,扩展学生油气地球物理勘探知识,基于3D打印技术创新了一种利用人工岩石研究物性和弹性参数关系的实验方法。学生通过三维数字化建模及操作3D打印机生成实物模型样品,利用超声测量技术研究样品物性和弹性参数间的关系,加强岩石物理实验对地震定量解释作用的理解。该实验设计深化了学生对3D打印技术的认识和理解,激发了学生主动学习兴趣、培养了实践创新思维、扩展了从理论到实践思维的广度和深度。     

浅谈3D打印技术在实践教学中的应用

随着科学技术的进步,一些先进的技术在实践教学当中也得到了广泛应用。其中,在3D打印技术方面的应用上,作为新的快速成型技术,结合了多种先进技术。3D打印技术在当前的诸多领域都得到了应用,为人们的生活带来了很大的方便。基于此,该文主要就3D打印技术的特征体现以及原理加以分析,然后对3D打印技术在实践教学中的应用作用和具体应用详细探究,希望能通过该理论研究,对实践教学的进一步发展起到促进作用。     

海洋生物中的隐藏生物多样性与物种形成:终生浮游生物悖论

隐种广泛存在于各类海洋生物中,尤其是底栖无脊椎动物.然而,海洋终生浮游生物由于具有较强的扩散能力,往往被视为生物多样性低、物种形成慢.本文就海洋终生浮游生物隐种与物种形成的研究作一综述.基于研究的38个种类,结果表明:1)海洋终生浮游生物普遍存在隐种,其物种形成要比想象得快;2)由于引种的广泛存在,形态种生物多样性无法反映海洋终生浮游生物真正的物种多样性;3)地理隔离有助于海洋终生浮游生物隐种的形成,但异域物种形成的作用仍值得商榷;4)生态物种形成很可能是海洋终生浮游生物物种形成的主流模式.海洋终生浮游生物强基因流下快速的物种形成有悖于生物进化常理,解决该悖论将有助于我们对海洋物种形成和生物多样性的理解.     

瑞士4D打印技术研发取得进展

<正>目前3D打印技术已经非常普及,而4D打印就是在三个维度的立体空间中进行的3D打印再增加一个时间维度,使打印的物体能够随时间的延续按照预先设计的要求发生外型和结构的变化,最终形成所需要的物体。4D打印技术属于世界最前沿,目前世界上只有为数不多的科研团队在进行前瞻性研究,瑞士苏黎世联邦理工大学工程设计与计算实验     

3D打印设备运营管理

当今时代3D打印设备得到了迅速发展,随之而来3D打印设备的运营管理问题也变得突出。3D设备运营管理是以3D设备为研究对象,追求设备综合效率,应用一系列理论、方法,通过一系列技术、经济、组织措施,对3D打印设备的物质运动和价值运动进行全过程管理,包括规划、选型、购置、安装、使用、保养、维修、改造、更新直至报废等诸多环节。一个企业对3D打印机管理水平将决定着3D打印设备的使用寿命和能给企业打来的经济效益等。该文将对3D打印设备的运营管理方向和方法进行论述。     

3D打印技术在体育产业中的应用研究

主要针对3D打印技术在体育产业中的应用展开研究。首先,对3D打印技术进行简要介绍;其次,论述3D打印技术在体育产业中的具体运用;最后,对3D打印技术在体育产业中的应用进行思考。     

3D打印在岩石力学研究中的应用现状与展望

基于增材制造原理的3D打印技术因其打印精度高、周期短、可个性化定制、打印材料多样化等优点,在许多研究领域得到广泛应用。在岩石力学研究中,该技术也展现出超越传统研究方法的优势。本文从文献计量角度简要分析了3D打印的发展趋势及其在岩石力学研究中的应用情况,综述该技术在小尺度力学样品与大尺度物理模型试样中的应用现状,分析影响3D打印岩石样品力学强度的因素,总结3D打印制作岩石样品的应用流程及应用效果,最后展望其在岩石力学研究中的应用前景。     

3D打印研究态势分析及产业发展建议研究

基于科技情报分析工具,文章通过对3D打印的论文信息、专利信息进行分析,指出我国已成为世界上3D打印专利申请数量最多的国家,3D打印技术研发水平快速提升,但目前广西的3D打印技术研究仍处于起步阶段;并从制订广西增材制造产业动态发展规划、大力构建和完善3D打印产业生态系统、借助产学联合建立广西3D打印试点、依托重大项目培育广西3D打印龙头企业、加强3D打印技术人才队伍建设和培养等5个方面提出推进广西3D打印产业发展的建议。     

杨永强：冷眼看3D打印热潮

去年,本刊记者采访了杨永强教授,撰写了《广东抢占3D打印产业发展先机——中国3D打印技术产业联盟副理事长、华南理工大学杨永强教授专访》和《华南理工大学：金属3D打印技术领域的翘楚》两篇文章,作为《“3D打印”走进广东》专题的核心文章刊登在本刊（2013年第19期）上。这两篇文章介绍了3D打印的发展前景及广东3D打印技术产业化的优势和制约因素,阐明了杨永强教授对广东进一步推进3D打印技术产业化、抢占3D打印技术产业高地的建议,同时报道了华南理工大学在金属3D打印技术的研发以及在生物医学领域实现产业化等成果。今天,我们再次邀请杨永强教授接受采访,为我们揭开3D打印的神秘面纱,展示热潮背后的冷静思考。     

海洋生物中的隐藏生物多样性与物种形成：终生浮游生物悖论

隐种广泛存在于各类海洋生物中，尤其是底栖无脊椎动物．然而，海洋终生浮游生物由于具有较强的扩散能力，往往被视为生物多样性低、物种形成慢．本文就海洋终生浮游生物隐种与物种形成的研究作一综述．基于研究的38个种类，结果表明：1）海洋终生浮游生物普遍存在隐种。其物种形成要比想象得快；2）由于引种的广泛存在，形态种生物多样性无法反映海洋终生浮游生物真正的物种多样性；3）地理隔离有助于海洋终生浮游生物隐种的形成，但异域物种形成的作用仍值得商榷；4）生态物种形成很可能是海洋终生浮游生物物种形成的主流模式．海洋终生浮游生物强基因流下快速的物种形成有悖于生物进化常理，解决该悖论将有助于我们对海洋物种形成和生物多样性的理解．     

微滴喷射3D打印尺寸建模与数值模拟

形貌尺寸是影响微滴喷射3D打印微结构精度的重要指标,主要受材料自身特性及打印工艺参数的影响,其中打印速度、加速度等为可控工艺参数.本文以微滴喷射打印直线轨迹为研究对象,建立了速度、加速度对打印尺寸及微滴沉积位置的预测模型,并通过数值仿真进行了验证.结果表明,所建模型能对3D打印尺寸及微滴沉积位置进行较为准确的预测,其中尺寸预测精度达6.07%、位置偏差预测精度为2.69%.研究结果可为微滴喷射3D打印尺寸控制提供理论和实际参考.     

3D打印混凝土研究现状及前景展望

随着第四次工业革命朝人工智能方向迈进,建筑业迎来智能建造时代.3D打印混凝土技术所具有的高效、智能和精确等技术优势及其所带来的人力需求少、资源消耗少和环境负载低等经济和社会效益将使其成为建筑业智能建造发展的关键环节.但3D打印混凝土技术与传统混凝土技术有很大区别,无论是打印材料还是打印装备等都需进行技术变革.本文介绍了3D打印混凝土以层间弱界面和力学各向异性为代表的主要特征;分析了打印间隔、打印速率、挤出形状和打印路径等参数对打印效率和打印结构力学性能的影响;探讨了原材料选择及配合比设计对可打印性能及力学性能的作用;总结了3D打印混凝土力学性能测试方法及发展3D打印混凝土在材料制备和装备研发等方面所面临的主要问题,最后展望了3D打印超高性能混凝土在建筑业智能建造方面的未来前景.     

制造业转型背景下的3D打印制造技术发展研讨

3D打印制造技术是当前制造领域中重点的基础性技术,如何更好地运用3D打印制造技术,打造制造业未来发展的新空间和新环境已经成为核心性的问题。该研究以3D打印制造技术的制造业应用作为平台,从制造业的角度分析3D打印制造技术的概念,阐述了制造业转型过程中3D打印制造技术的重要功能,提供了新时期推进3D打印制造技术在制造业全面应用,更好发挥3D打印制造技术价值与功能的对策和建议。     

3D打印产学研基地——贵州师范大学3D打印技术与应用工程研究中心

正贵州师范大学3D打印技术与应用工程研究中心是贵州省首家专门从事3D打印技术人才培养和应用推广的研究机构。中心依托于贵州师范大学机械与电气工程学院强大的技术与人才优势,配备有完备的桌面式、工业级3D打印机,全彩色3D打印机、工业级扫描仪、激光内雕机、数控加工中心及其他加工、检测设备,积极开展了3D打印技术在医学、航空航天、文化艺术、创新创意教育等方面的研究     

基于倾斜摄影的混凝土3D打印成型精度分析与预测

混凝土3D打印技术是一项新型的增材制造技术,为了实现采用混凝土3D打印技术来快速打印高质量的成型构件,综合利用迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法和倾斜摄影测量技术来分析3D打印构件的整体偏差、局部边界偏差和圆弧角半径,并根据整体偏差和边界偏差对成型精度及可建造性进行研究,最后利用边界偏差和圆弧角半径对打印模型进行预测。结果表明：在混凝土3D打印配合比为水泥∶砂∶粉煤灰∶减水剂∶混凝剂∶水=1∶1.12∶0.09∶0.004∶0.006∶0.32,打印速度V_d为45 mm/s,最佳挤出速度V_j为138 mm/s时构件成型精度最高;对倾斜摄影模型拟合对齐,并对其具体位置偏差标注色谱图,可知混凝土3D打印构件在第4层时压缩变形较大,可建造性较低;利用预测模型与混凝土3D打印实体构件进行拟合,可知预测模型与基准模型相比误差约1 mm,验证了所提方法及预测模型的合理性。     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.     

基于单轴移动原理的建筑用3D打印装置研究

在系统总结了建筑3D打印技术发展现状与短板,针对建筑结构本身体量巨大的特点,首次提出了基于单轴移动理念的建筑用3D打印装置,主要研发的单轴移动式3D打印装置包括单轨模式、多轨模式两种,其中多轨模式又区分为多轨并联式及多轨独立并联式两种,对新研发的装置进行了研发设计、对其使用方法及应用效果进行了系统的阐述。最后对基于单轴移动原理的建筑用3D打印装置研究方向进行了展望。     

3D打印技术在国内科普场馆中的应用

正科技馆作为先进科学技术传播的前沿阵地,为3D打印的科学普及发挥重要的作用。3D打印技术在近二十年来得到了迅猛的发展,但目前在国内仅在高校、科研院所、生物医学、军工制造业及极少数立体照片打印店等的领域内使用,个人或家庭购买3D打印机的情况更是少见,对于不少社会民众来说,似乎还有点迷惑不解,有的甚至闻所未闻。因此,科技馆作为先进科学技术知识的主要传播者,引导公众了解3D打印技术的发展及应用,将3D打印技术的原理及知识科普化,已显得十分重要。