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    3D打印材料的應用

    發布時間:2019-04-22 09:18作者:admin 點擊次數:76

      如今,世界各國在科技、文化、金融等領域的交流活動日趨頻繁,技術、人員等也加快在國際間流動。作為制造業較有代表性的技術之一,3D打印對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合等都產生了深刻的影響。在3D打印工藝的推動下,石化裝備、醫藥衛生等領域的制造工藝不斷革新,制造流程也得到了進一步優化。

      在政策鼓勵的大環境下,眾多科研機構也加大了在3D打印工藝研發方面的投入力度,并積極與高校展開合作,以此促進3D打印前沿技術的進步。與此同時,越來越多的企業開始進軍3D打印領域,并在3D打印前沿技術研發、專業人才培養方面投入大量的精力。

      在科研機構、高校、企業等各有關方面的共同努力之下,3D打印工藝研發速度不斷加快,在多個領域的應用程度也日益深入。截至目前,3D打印在航空航天、汽車、船舶、核工業、模具等領域得到了廣泛應用。就汽車、醫用等領域而言,3D打印已經逐漸成為了一種產品設計、快速原型制造的重要實現方式。

    近日,一些來自芬蘭VTT技術研究中心的研究員運用納米纖維素開發出了一種能應用于傷口護理的3D打印材料,憑借電子元件和計算機的連接,這種材料還能做到實時監控同時向相關醫護人員發送傷者傷口愈合情況的相關信息。

          納米纖維素的生物相容性

           納米纖維素作為一種天然的生物基聚合物,具有優異水分平衡和皮膚水合性能,并且具有與人體細胞和組織的生物相容性。研究發現,納米纖維素在活體中還未發現有任何排異反應和炎癥發生。另外,納米纖維素還具有優異的pH、溫度和鹽穩定性,可用作受控釋放治療分子的載體。由于這些優良的特性,納米纖維素已經在傷口抗菌敷料、人工移植物以及防紫外線化妝品領域得到應用。

    3D打印

      納米纖維素用于3D打印

      3D打印是一種制造個性化復雜輕型結構的有效方法。目前,用于3D打印的材料包括熱塑性塑料以及金屬、陶瓷等。根據VTT介紹,由于印刷漿料的挑戰,目前生物材料在3D打印中的應用相當有限。研究員發現,纖維素納米纖維適合3D打印材料的開發,其具有可以改善生物基3D印刷漿料的特性:具有優異的吸水能力,因此可以制成用于3D印刷工藝的足夠粘稠的印刷漿料(含水可高達50%);機械強度高,并可對生物降解性有積極影響;還可以作為目前使用的其他可能會產生有害排放或者導致過敏的3D打印化學品,如樹脂、合成增稠劑、增強劑和塑料等的替代品。 

    3D打印

      3D打印納米纖維素傷口護理材料

      VTT開發的3D打印傷口護理材料原型包括納米纖維素和用于測量傷口愈合情況的印刷電子元件。測量電極用銀墨水印刷在聚氨酯-納米纖維素膜上,打印電極與VTT開發的無線FlexNode讀取器連接,并采用層壓薄膜對印刷電極進行保護。層壓材料的外層是3D印刷的傷口護理凝膠,含有納米纖維素、藻酸鹽和甘油活性成分。

    3D打印

      通過納米纖維素的使用,創建的傷口護理材料液體吸收性能更好,比通常用于傷口護理的藻酸鹽纖維敷料的效率高3倍。通過吸收傷口中的水分,該材料可以縮短傷口愈合時間。3D打印傷口護理凝膠在起到促進傷口愈合作用的同時,充當身體和電子部件之間的緩沖液。FlexNode讀取器可將溫度或生物阻抗數據從傷口傳輸到醫院電腦,提示醫務人員傷口感染或其他并發癥的跡象,以使其根據數據調整患者康復狀態。

      研究員介紹說,雖然開發的3D打印傷口護理材料具有良好的應用潛力,但仍存在諸多挑戰。一是基于生物材料的柔性結構制造具有挑戰性,隨著水分流失材料會變硬,研究人員正在嘗試通過增加基質中不易揮發性成分并使用聚合材料和增塑劑等改善材料的柔性;二是目前納米纖維素尚未被批準用于醫療用途,預計這種3D打印傷口護理產品面向市場還需時日,該團隊將嘗試先將這種生物基打印材料用于紡織品、室內裝飾等領域。另外,研究人員還將側重于天然抗菌成分的應用。

      未來制造技藝將得到進一步提升

      從整體來看,近兩年,我國3D打印行業發展態勢良好,高新技術在3D打印行業發展過程中所起到的推動作用也日益明顯。借助智能3D打印技術所具備的多種優勢,3D打印產品的制造效率得到新的提升,企業制造3D打印產品的成本得以降低,這些都有助于3D打印企業探索借助3D打印、物聯網等技術實現運營模式轉變的新路徑,并促使企業在智能化浪潮的沖擊下積極提升自身的綜合競爭力。

      實際上,目前我國3D打印行業正向著大規模、高技術、集約化方向發展,行業在向前發展的過程中也面臨著一系列難題。面臨新的發展實際,3D打印企業將加快推出一體化產品鏈和高技術含量、高附加值的新產品,以此促進3D打印產品的品質升級。

      惠柏智造是一家專業的3D打印工廠,受綠色環保、節能高效等理念的影響,3D打印技術研制人員在研發新產品時候,將更加注重產品的內置功能和相應的能耗,以此減少產品在運行過程中所以產生的粉塵等污染,促進對環境的保護。今后,相信在研究人員的不懈努力下,更多功能齊全、品質優良的3D打印技術將被研制出來,并為3D打印行業實現長遠健康發展注入新的動力。

         

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