3D打印的主要应用领域

   2021-03-19 工业品商城207
核心提示:首先,他们对一颗真正的心脏进行扫描,然后将数据转换成3D打印机可以读取的格式。由于3D打印机的工作原理是一层一层地叠加材料,因此他们通过一个切片器程序来运行3D图像。这台3D打印机利用海藻酸盐作为打印材料,这是一种从海藻中提取的黏糊糊的物质。研究人员之所以选择海藻酸盐,是因为其成本较低,而且与人类心脏组织
       首先,他们对一颗真正的心脏进行扫描,然后将数据转换成3D打印机可以读取的格式。由于3D打印机的工作原理是一层一层地叠加材料,因此他们通过一个切片器程序来运行3D图像。这台3D打印机利用海藻酸盐作为打印材料,这是一种从海藻中提取的黏糊糊的物质。研究人员之所以选择海藻酸盐,是因为其成本较低,而且与人类心脏组织的材料特性相似。不过,这台打印机并没有像普通的3D打印机那样将成品挤压到空气中,而是将人工心脏挤压到一个装有支撑凝胶的容器中。
   在医疗领域,齿科已经广泛使用3D打印,金属植入体的制造规模也在扩大。医疗器具,特别是定制化医疗器具,是十分匹配3D打印特点的一个领域,那些无力负担传统方法制作假肢的人现在可以拥有假肢,借助3D打印,可以精确制造假肢,而且成本也较低。
   “我们最初使用Arduino Uno测试了传感器性能,我们观察到了良好的响应。我们打算与其他部门合作,通过机器学习来识别模式,并开发适合监控健康的移动友好型应用程序,“研究人员说,该团队计划通过创业计划推进工作。
  在以往的医疗实践中,已经有外科医生在计划手术前使用基于病人自身器官扫描的3D打印心脏。但这些人工心脏都是用旧的方法,由硬塑料制成。相比之下,这种新型海藻酸盐心脏具有与真实组织相似的弹性。此外,该团队还使用同样的技术3D打印了冠状动脉的一个单独部分,观察它是否可以灌注,或者说能否携带血液。果然,当研究人员泵入假血时,这个人工动脉并不会漏出液体。范伯格表示,这是很重要的一步,我们越来越接近开发出血管相互连接的人工心脏。利用这种心脏,外科医生就可以在有血液流动的情况下练习缝合动脉。
  当呼吸中有乙醇和丙酮的痕迹时,传感器的电阻增加,导电性降低,因此,从基线测量的电流有所下降。“电导率的降低是由于没有水分,传感器和分析物之间的氢键不太可能形成,”研究人员说。
  全球范围内的工业级3D打印应用主要集中在交通运输、航空航天、工业装备、消费级电子产品、医疗五大领域。3D打印在国内的应用来看,在航天领域厚积薄发,处于扩大规模阶段。在航空航天领域中,出于减重与强度要求,航空航天设备中复杂结构件或大型异构件的比例越来越高,而这正是3D打印的优势。同时在航天领域,对于零件的性能要求的敏感度较高,对价格相对不敏感,也有利于3D打印技术的采用。对于塑料件,由于目前3D打印材料种类、性能的限制,目前更多是在研发阶段做试制。金属件由于成本高昂和生产效率较低,无法在大规模的批产件上使用,因此更多局限于车型的性能改进零件。
        “即使将传感器暴露在环境条件下一周,我们仍然发现响应时间大约为1秒,并且能够非常有效地匹配呼吸速率,”研究团队成员在一份声明中表示。  
    在运动之前和之后测量呼吸速率1-2小时,运动后心率很快就会升高,这反映在更高的呼吸率上。“我们打算在几天内收集呼吸率以确定心脏与呼吸速率和新陈代谢之间的关系,”该论文的另一位作者说。
纳米纤维垫通过静电纺丝聚(偏二氟乙烯)和还原氧化石墨烯来制造,用聚苯胺涂覆垫子将垫子变成传感器。
呼吸中的水分降低了传感材料的阻力,从而允许更多的电流流动。因此,当向传感器施加固定电压(1-2伏)时,当传感器与呼吸中的水分接触时,检测到更多的电流。 
为了使传感器真正便携,研究人员正在使用流行的Arduino原型平台与蓝牙模块相结合,以无线方式收集数据。
  工业领域相对成规模的还是3D打印注塑模具应用;其他各方面,更多的是使用3D打印在研发阶段的样件试制,以及一些手板件的打印。每种技术都有自己的优势和局限,同时也会根据市场的需求调整自己的发展曲线,3D打印也是如此。如今,随着3D打印技术的推广和使用,并且被大多数国家和地区以及行业所接受和认可。加上后续在设计思维上的转变,材料种类的丰富,技术成熟度的提升,成本的下降,其会成为传统的制造业中非常重要的一个补充,成为新兴的生产行业和新兴的生产技术,促进传统制造业的转型升级。
     纵观航空航天、汽车制造以及核电制造等工业领域,对钛合金、高强钢、高温合金以及铝合金等大尺寸复杂精密构件的制造提出了更高的要求。目前现有的金属3D打印设备成形空间难以满足大尺寸复杂精密工业产品的制造需求,在某种程度上制约了3D打印技术的应用范围。因此,开发大幅面金属3D打印设备将成为一个发展方向。

 
 
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