附录1 3D打印技术和应用发展最新案例（第1页）

附录1：3D打印技术和应用发展最新案例

1。人类一小步：3D打印机走进天空

Elon　Musk不经意间又创造了历史，他执掌的SpaceX公司于2014年9月又成功完成了一次飞船发射，飞船里载着一位特殊的“旅客”——3D打印机，这是首台进入太空的3D打印机，也可以称之为人类历史上，第一台离地空间的制造装置，设计者为Made　In　Space公司。

看到这，你可能会第一时间联想到红色警戒、帝国时代、魔兽争霸，因为在这些游戏里，玩家正是通过建设一栋栋建筑，来完成整个系统的搭建。当然，这台3D打印机还远远做不到这些，它只能使用塑料材质。

这台3D打印机重达2。5吨，由Made　In　Space公司设计制造，Made　In　Space是一家2010年成立的公司，和美国NASA合作打造太空3D打印机。这台打印机的实用性很高，根据　Dunn介绍，它可以打印出NASA所需30%的零件。也就是说，当宇航员需要某个工具的时候，它可以不再依赖地面上运上来的，在本地就可以生产，这确实是太空探索的一大飞跃。

太空中的3D打印机和地面上的有很大不同，使用环境和技术原理上都大相径庭。首先，在发射过程中它需要承受数倍重力的高压，进入太空后又进入零重力状态，考验的是机器的稳固性。很多零件他们都重新进行了设计，包括地面使用的皮带、齿轮都进行了更换。另外，安全性是一个问题，3D打印机在运行过程中会产生“废气”，这些气体在地面上会被净化，而处于封闭的太空站可不行，所以他们设计了环境控制单元，过滤有害气体。技术上，3D打印的原理在于材料的堆砌，通过极细的**集结在一起，然后冷却成型，这在地球上是行得通的。但在太空中，这些材料喷出来后不会乖乖的黏在一起，很有可能会四处飞溅，根本做不成一块物品。为保万无一失，发射前Made　In　Space公司总共测试了3万个小时，因为发射之后是无法更改的。

Made　In　Space的第一台太空3D打印机只为NASA打造的，等到第二款推出，它将会用做更广泛的商业用途，比如服务于国际空间站。第二台机器会设计的更大，功能更强大。

（资料来源：搜狐数码）

2。最新3D打印教育套件亮相3D　Systems展位

2014年国际制造技术展览会在9月8日-13日举行，在展览会上，3D　Syestems公司展示了MAKE。DIGITAL平台上的3D打印教育套件和课程。

这些教育套件和课程提供了集成工具、软件和课程等各种资源，据了解，3D打印技术走进我们各行各业，3D打印技术教育课程开设成为势必，而这些很好的锻炼学生的数字素养以及相关设计能力。

也就是主题使然，在展会上，3D　Systems公司提供了让学生参与的互动设计、3D扫描以及3D打印演示。学生还可体验到新推出的M。Lab21，这是一个用3D打印技术和3D设计革新高中工艺美术技术教育的21世纪制造教育课堂。

这次展会呈现了部分，而很多东西都被放置在MAKE。DIGITAL网站上，其上提供了丰富的课程资源。MAKE。DIGITAL计划推出专门针对初级阶段学生的3D打印数字教育课程。

（资料来源：中关村在线）

3。《星际穿越》伦敦首映3D打印巨型星舰吸睛

热映的科幻大片《星际穿越（Iellar）》以其扣人心弦的故事和华丽的制作成为娱乐新闻的头条。其实，它在影片拍摄和宣传推广中使用的3D打印技术同样让人印象深刻。

《星际穿越》是大牌导演克里斯托弗·诺兰执导的一部原创科幻冒险电影，由马修·麦康纳、安妮·海瑟薇、杰西卡·查斯坦及迈克尔·凯恩主演，基于知名理论物理学家基普·索恩的黑洞理论经过合理演化之后，加入人物和相关情节改编而成。主要讲述了一队探险家利用他们针对虫洞的新发现，超越人类对于太空旅行的极限，从而开始在广袤的宇宙中进行星际航行的故事。

图3　《星际穿越》剧照

图4　《星际穿越》伦敦首映上展示的3D打印巨型星舰

就在首映前几天，这部电影已经被铺天盖地的一致好评所淹没。不过这些对本文来说都不是重点。重点是在10月29日该片伦敦的首映式上，发行方在仪式现场——著名的BFI　IMAX影院——展示了一艘十二英尺长的3D打印Ranger飞船模型！其实这也是《星际穿越》拍摄的一个特点：该片并不完全依靠电脑生成特技，而是尽可能地使用现实的道具。显然，这艘3D打印的Ranger飞船模型也是其中的一个道具。

除了Ranger，该片中出现的另外两艘太空飞船Endurander也是3D打印的。这些高度逼真的模型，都是由制作设计师Nathan　Crowley与特效公司udios共同完成的。不过这三个巨型模型的具体尺寸和使用的3D打印机型号都没有透露，据了解，这三个模型也不完全是使用3D打印完成的，其中还使用手工雕刻进行了适当地修饰。

所有这三个模型都是根据故事中飞船的实际尺寸按115的比例制作的，在电影拍摄中使用的也是它们。12英尺长的Ranger仅仅是三个飞船模型中最小的，另外两个据说尺寸达到5er飞船会摆放在BFI　MAX影院供影迷参观至11月17日。

（资料来源：天工社）

4。韩国科学家用石墨烯实现3D打印纳米级对象

韩国电工研究所（KERI）的一个团队完全使用石墨烯成功地3D打印出了一个纳米结构，这是历史上的第一次，具有划时代的意义，证明了将纯石墨烯材料用于3D打印的可能性。

该研究成果发表在2014年11月出版的《Advaerials》上，研究人员使用拉伸的油墨弯液面制作出3D结构的还原氧化石墨烯（RGO）纳米线。显然，与大多数使用线材或粉末做材料的3D打印方法不同，KERI的方法更加精细。“这种方法（指拉伸油墨弯液面法）使我们能够实现比喷嘴孔径更精细的打印结构，从而实现纳米结构的制造。”该研究团队负责人Seung　Kwon　Seol教授称。这对于在打印的电子器件中实现3D结构是一个很重要的进展，这其中石墨烯将发挥非常重要的作用。

所谓石墨烯，是由单层碳原子形成的特殊材料，它以其独特的性能，如超凡的导电性、柔韧性和透明性，使之成为从电子到能量存储到商业应用的理想材料。然而，科学家们面临的挑战是如何在微米和纳米尺度操纵石墨烯片，这需要非常高的精确度。很多科学家认为，3D打印工艺可能是解决方案。

在研究团队发表的论文中描述了Seol教授的研究小组如何利用弯液面作为一种更新颖的方法来实现纳米级3D打印。首先，科学家在室温下使用微量吸管在其前端形成弯液面，随后在上面生长出石墨烯氧化物（GO）线。该导线然后通过热或化学处理（用肼）削减。随着熔剂迅速蒸发，微量吸管拉动石墨烯氧化物（GO）沉积，从而实现GO线的生长。

GO纳米线的制造通过拉动一个含有GO悬浮浮液的微量吸管（GO板厚度为0。9±0。1纳米），以及在水蒸发过程中拉伸该弯液面来实现。在图5圈中：FE-SEM图像显示出一个生长成的rGo纳米线，直径为400纳米。通过调整吸移管的拉伸率，研究人员能够准确地控制rGo纳米线，并能达到约为150纳米的最小值。研究人员指出，他们的做法可有效用于3D打印石墨烯纳米结构以及多材料3D纳米打印。利用这种技术，它们可以产生各种独立式的rGO结构，包括直导线、桥梁、悬浮结和编织结构等。

迄今为止，市场上出现了石墨烯增强型的3D打印复合线材，但它其实有一些问题，在复合材料中加入石墨烯确实会提升塑料属性，但是塑料材料同时会恶化石墨的固有性质。此外，传统的FDM打印方法根本不可能实现在纳米尺度打印3D对象。“据我们所知，之前没有完全用石墨烯做材料3D打印纳米结构的报道。”Seol教授说。“我们确信，这种做法将带来一种3D打印电子的新模式。”

显而易见，使用石墨烯材料的3D纳米打印技术的出现将为各种理论上存在的“科幻产品”问世打开大门，比如纳米机械、纳米机器人等。

（资料来源：天工社）

5。3D打印+机器人：GE下一代工业制造模式渐露端倪

全球制造业巨头GE公司2014年11月在康涅狄格州的ecticut开设了一所新的先进制造实验室（AML）。这所新实验室将装备先进的机器人和自动化制造系统，以生产Guard　Eon塑壳断路器（MCCB）平台，该产品将于2015年发布。该实验室还使用了最先进的3D打印机，以帮助该公司的工程师们进行设计和制造。

GE工业解决方案业务CEO　Bob　Gilligan介绍说：“这座新实验室是GE向未来的配电业务投资的另一个例子，目的是为了向我们的客户提供更好的服务。半年前，这里只是一些办公室和格子间，而如今，多达8000平方英尺的区域供一个高度活力、经验丰富的先进制造工程师团队使用，他们还装备了创新的制造设计和开发工具。

GE设立该先进制作实验室的目的是为了集中该公司的先进制造工程师和工程设计团队，提升从早期设计到制造生产阶段的生产效率。GE正在实施其所谓的”快速工作”方法，其中的设计和生产会根据客户反应而进行快速调整。这种方法来自Plainville的另一家GE实验室——NPI加速器实验室，AML将与该实验室携手，共同使用一个加工车间、生产拆卸区域、组装机器人和制作原型的先进3D打印机。

AML的第一个产品将是Guard　Eon，　GE称它是最先进的MCCB，其中一部分将由BAXTER负责制造。BAXTER是一款由美国劳工部职业安全与健康管理局所认可的机器人，它能够透过智能感应移动与人类员工一起工作。这个新实验室还将采用具有可编程式和逻辑控制器的4×6英寸“月光”面板，以用于实验性的设计项目。GE电源组件事业部总经理Norm　Sowards这样描述这个新实验室：“这就像一个工程师的玩具室。我们的员工对于每天与最新的3D打印机和我们先进的机器人BAXTER一起工作感到非常兴奋。”

在接下来的两年里，该公司计划重振它们的断路器产品组合，并于2015年开始生产GuardEon。为了制造GuardEon，　GE正开启在波多黎各Arecibo的卓越断路器中心（COE），该中心将依赖AML为其开发出的制造能力。