大连3D打印教学实验室建设解决方案 3D打印建模设计

在众多材料中，有下列这几类常见的3d打印材料：一、金属材料：包括不锈钢、金、银、钛金属等不锈钢坚硬，而且有很强的牢固度；金、银及钛金属金、银及钛金属等这些金属材料都是采用SLS的；钛金属是3D打印机经常用的材料；二、ABS塑料类：BS是FDM打印技术为常见的打印材料，颜色可选性多，可以打印制作各类较具创意的家居饰品，亦或是诸如乐高等趣味玩具，是消费级3D打印机用户中意的打印耗材之一三、**塑料熔丝：**塑料熔丝是非常常用的打印材料，尤其是对于消费级3D打印机来说。**可以降解，是一种环保的材料四、陶瓷粉末：陶瓷粉末材料采用SLS技术进行烧结完成，当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制，需在打印完成之后进行高温烧制五、树脂材料以光聚合树脂为原料3D打印的透明肝脏模型；六、石墨烯材料：石墨烯是目前世间轻薄、坚硬的新型纳米材料。《盘点近年来**的8大3D打印医疗生物案例》 这些大家比较熟悉的医疗生物3D打印案例，至于能够直接打印人体血液这个还是次听说。这里就分享一个国外关于3D打印血液的应用给大家作为参考。如果我们可以对人体血液进行生物打印怎么办？这是微型3D打印研究领域Sciperio的项目设备制造商nScrypt。这家美国公司与Safi Biosolutions和日内瓦基金会等合作伙伴一道，希望在**范围内促进血液供应。在美国，据估计有1.11亿公民是合格的献血者，约占人口的37％。但是，每年只有不到10％的合格献血者捐赠。然而，该项目才刚刚开始– Sciperio宣布将使用nScrypt的SmartPump技术，该过程允许将材料非常精确地以微观规模进行沉积，并使用生物反应器来产生血液。随着时间的流逝，人们希望他们的技术可以扩大规模，以便较大范围地生物打印血液。生物打印的目的是设计能够执行与当今相同功能的细胞结构，并使这些结构在体内生存。许多项目旨在创造功能和可行的人体器官，无论是肝脏，肾脏还是心脏。3D技术一点一点地发展，显示出对医疗领域充满希望的未来。Sciperio通过专注于生物打印的血液而成为这种动力的一部分。该项目无疑将耗时很多年–我们已经知道步将用于定义精确的路线图，该路线图已经投资了880万美元。Sciperio解释说，它首先设想了一个装有传感器的自动生物反应器，以进行准确的反馈和实时监控。这是用来制造血液的机器。下一步，该公司将使用nScrypt的SmartPump将非常精确数量的成分微观分配到生物反应器中，主要是生长促进剂。这将使细胞生长和分化。正是这一步骤需要增材制造技术：SmartPump实际上是具有皮升容量控制的微打印头。它的喷嘴直径仅为10微米。nScrypt和Sciperio的执行官Ken Church博士补充说：“ 血液生物制造有很多有趣的方面和益处，包括对人类的终益处。从仅几个细胞开始，我们的生物反应器将产生数十亿个细胞，这是患者输血的必要条件。我们相信，这一项目将有在需要的地方和时间提供稳定，安全，可负担，按需的血液。” 这个项目可能要再过几年才能完成，但是开始是有希望的！3D教育课程计划旨在使学生参与活动、项目和问题解决为基础的学习，它提供了一种动手做的课堂体验。学生在应用所学到的数学和科学知识来应对世界重大挑战时，他们创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。彩色3D打印工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚：0.013～0.1mm),供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。彩色3D打印优点(1)成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。(2)在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺竞争力的特点之一。(3)成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。市场上对不锈钢3D打印新型材料的研究甚少，大部分集中在钛金属材料、铝合金以及复合材料的增材制造研究。而3D打印-增材制造零件的性能对于加工工艺参数较为敏感。要获得稳定的打印结果往往需要大量的实验来确定针对性的加工工艺参数。为了尽快逼近优化的打印参数组合，研究人员将输入参数分为两类：一类是热输入参数包括激光功率、扫描速度和激光高斯热源半径；另一类是材料参数，包括热导率、密度、比热、熔点和激光吸收率。通过统计方法对该模型的不确定性进行校正，结合特殊设定的单道打印实验结果对模型偏差进行校正。终利用该模型优化出打印马氏体钢AF9628的优工艺参数，终获得致密度大于99.25%的实验样件，拉伸强度大于1.4GPa。要注意的是使用激光熔化金属粉末的3D打印过程中，会形成一定的孔隙，从而导致意外的缺陷。研究人员通过不断的实验来探索哪种激光设置可以防止缺陷发生。德州A&M大学选择了一个受焊接启发的现有数学模型，以预测在不同的激光速度和功率设置下，单层马氏体钢粉将如何熔化。通过将他们在熔化粉末中观察到的缺陷类型、孔隙数量与模型的预测值进行比较，他们可以略微更改其现有框架，从而改善后续的预测。经过几次这样的迭代之后，如果一组未经测试的新激光设置会导致马氏体钢中的缺陷，那么数学模型框架就可以正确预测此类激光设置结果，而*进行类似实验，此过程较省时。通过结合实验和建模，研究人员开发出一种简单、快速、循序渐进的程序，从而用来确定哪种设置适合马氏体钢的3D打印。

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