第一枚全3D打印火箭即将发射,上天入地,3D打印技术到底有多牛?

新材料科技 2023-02-08
1711 字丨阅读本文需 5 分钟

如果一切按计划进行,Relativity Space的3D打印人族1号(Terran 1)火箭将在本月晚些时候进行首次发射。Relativity已经成功制造出该公司的第一枚火箭 - 人族1号,这是一款中型有效载荷运载火箭,能够向低地球轨道发射高达1250公斤的重量。

目前该火箭正处于准备从佛罗里达州卡纳维拉尔角首次发射的最后阶段;届时,还将在YouTube上进行直播。

近年来,随着该技术的发展,3D打印已被成功应用于更多领域,大到国防航空航天、建筑工程、汽车家电产品,小到食品甜点、生物骨骼、服饰配件等。

1、航空航天领域

除了上边提到的使用3D打印技术制作火箭主体结构零件外,2020年5月,在新一代载人飞船试验船上还搭载了一台“复合材料空间3D打印系统”,在轨飞行期间完成了我国首次太空3D打印试验。科研人员将这台我国自主研制的“复合材料空间3D打印系统”安装在试验船返回舱中。

飞行期间,该系统自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印,并验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。如果具备了在空间站里造东西的能力,就可以实现按需制造和空间站在轨扩建。

2、人文领域

2020年9月,洛阳龙门石窟奉先寺一尊流散百年的无量寿佛佛首实现了“身首合璧”。这尊无量寿佛建造于公元700多年,专家推断,佛首大概在上世纪20年代被盗。研究人员通过采集三维数据、建立三维模型,运用数字化3D打印技术重塑佛首。当3D打印的佛首置放于残缺不全的佛的身上,这尊残缺了近百年的无量寿佛终于完成身首合一,实现了佛像复原。

3、食品工业领域

食品领域的3D打印技术最常见的就是将3D打印技术与食品制造有机结合,通过计算机蓝图完成可食性原料的“搭建”工程,可以根据制作者的创新想法创造搭建出各种奇形怪状的食品。例如3D打印巧克力、面团、菜泥、肉糜、披萨等。

也有不同于“搭建”作用的3D生物打印——3D打印肉就是与培养肉技术相结合,利用3D打印技术对猪肉、牛肉等在实验室里培养制造的技术。也就是构成肉类的原料是不同类型的细胞的混合体。是“生物制造”的一种生物组其使用的“生物墨水”织工程技术。

但绝大多数实验室“培养”出来的肉都是组织松散的肉末,无法呈现出真正的肉质结构。所以,大阪大学的科学家们以和牛的组织结构作为蓝图,开发了一种新的3D打印方法。即用和牛的卫星细胞和脂肪干细胞,在合适的实验室条件下,借助3D打印技术,将形成的长管模拟大理石花纹进行堆叠,再垂直切片,精细复刻了和牛牛肉大理石花纹。制造出包括肌肉、脂肪或血管在内的单个纤维,然后将纤维按照组织学结构在三个维度上排列,以再现真正的和牛肉的结构。

4、医学领域

46岁的西安市周至县农民胡某,2013年10月盖房时不慎从3层楼跌落,导致左脑盖凹陷,从正面看好像只有半个头颅。后接受了整形外科、神经外科及眼科联合手术,将3D打印的缺损颅骨外形钛网成功植入,并利用镜像技术使头颅左右两侧完全对称。

2014年8月,一名脊椎长有恶性肿瘤的12岁男孩不得不移除掉肿瘤所在脊椎,北京大学研究团队尝试先进的3D打印技术,成功地为其植入了3D打印脊椎,属全球首例。

2015年1月,迈阿密儿童医院有一位患有“完全型肺静脉畸形引流”的4岁女孩由于疾病呼吸困难免疫系统薄弱,心血管外科医生借助3D心脏模型的帮助,通过对小女孩心脏的完全复制3D模型,并在模型上预演复杂的心脏手术、确定计划,最终成功地为小女孩实施了永久手术,小女孩的血液恢复正常流动。

5、增材技术改变形状/提高可持续

除了形状和尺寸的自由度之外,3D 打印还可以让制造商节省原材料,例如稀土矿物锂、钴和锰,并减少或消除溶剂的使用。3D 打印被称为“增材”技术而不是“减材”技术,几乎不会产生浪费。特别是在基于粉末的增材制造中,剩余的材料会被回收并用于下一次打印。

6、电弧金属3D打印用来造潜艇

AML3D是一家澳大利亚金属增材制造商,2023年2月4日它收到一笔来自美国国防部的订单,订购该公司的ARCEMY X-Edition 6700打印平台,这是一台基于电弧增材制造的打印机,用来提高美国海军在潜艇生产中使用电弧增材制造的能力。

7、3D打印固态电池能否改变当下电池格局

锂电池在损坏时容易着火,为此诞生了许多寻求解决锂离子电池故障问题的初创企业,特别是用创新的固态方法取代挥发性液态的制造方法。电池初创公司表示,使用3D打印制造电池不仅可以解决安全问题,还可以提供能量密度更高、充电速度更快的电池,这些电池比目前可用的电池更小、更轻、生产成本更低。

类似的事件还有很多很多,而3D打印技术就以不同的方式存在于各个领域当中。未来,随着3D打印机、材料和后处理技术的发展,3D打印的应用领域也一定会不断扩大!

文章来源: 奔跑的小飞侠E,中国数字科技馆,3D打印资源库

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