今年，在全球3D打印創(chuàng)新熱潮的帶動之下，3D打印技術(shù)不斷取得新的突破，在世界科技產(chǎn)業(yè)越來越受到青睞。其中，我國的3D打印“三大世界第一”可謂是搶盡了風(fēng)頭，世界最大增材制造設(shè)備，最尖端發(fā)動機制造技術(shù)以及世界首次“三位一體化”3D打印新技術(shù)令世界3D打印產(chǎn)業(yè)為之驚嘆，也讓世界各國看到了中國潛心多年發(fā)展高科技獲得的偉大成果。

然而，其他各國也不甘落后，美國雷神公司的3D打印導(dǎo)彈技術(shù)，NASA的3D打印月球基地以及俄羅斯的太空3D生物打印機。雖然這些技術(shù)仍在研發(fā)當(dāng)中，但讓我們看到了一個充滿生機與活力的3D打印產(chǎn)業(yè)。也正是這些無形的競爭與賽跑，開啟了全球3D打印產(chǎn)業(yè)新世界的大門！

1.NASA的月球3D打印房屋

最近，美國南加州大學(xué)的工程學(xué)教授Behrokh Khoshnevis與NASA進(jìn)行密切合作，他們將針對在月球上建造房屋這一項目進(jìn)行更深入的探討并制定可行的方案，稱這種技術(shù)為“輪廓工藝”，他基本上是由3D打印的混凝土快速建立一棟房子，這種新概念的輪廓工藝或許會在不久的將來實現(xiàn)。

據(jù)稱，他們最初步的想法是，在月球上也建造和地球上一樣的房屋。使用3D打印機來建造的話速度會很快，可以采取直接打印的方式，也可以采用在地球上打印好，再拿到月球上組裝。這項計劃已經(jīng)進(jìn)行到了第二部分，將為期兩年，投資50萬美元。雖然他們并不知道何時才能看到月球上真正有房屋建成，但是科學(xué)家們的探索無疑會解決一部分居住問題。

2.砌磚3D打印機器人

最近，一家澳大利亞公司Fastbrick Robotics開發(fā)的Hadrian 105機器人占據(jù)了各大科技新聞的頭條。據(jù)稱，這款機器人能夠以每小時225塊磚的速度砌磚，如果人要砌這些磚的話，估計要用半天。不過這還不是全部，據(jù)了解，F(xiàn)astbrick Robotics目前正在Hadrian 105的基礎(chǔ)上開發(fā)一款更大更快的機器人Hadrian X。

據(jù)悉，該公司將這些機器人稱為“3D自動機器人砌磚技術(shù)(3D automated robotic bricklaying technology)”。這似乎并不是我們所習(xí)慣于看到的3D打印技術(shù)，因為在這里磚已經(jīng)被制造好了——不需要擠出或者燒結(jié)。但是有一點，它仍然需要在計算機輔助設(shè)計的幫助下完成3D對象(在這里主要是建筑物)的構(gòu)建。整個過程是自動化的。磚塊通過傳送帶沿著長長的機械臂或伸縮臂傳送，然后會有一個爪狀的設(shè)備將它們抓起并在激光導(dǎo)引系統(tǒng)的幫助下整齊地排列，整個過程完全不需要人類參與。

這種系統(tǒng)有著大量的有點——可以縮短時間、減少成本、并減少浪費，而且更加安全。其可調(diào)臂可容納任何尺寸的磚塊，而且它也非常精確。與當(dāng)前的Hadrian 105機器人相比，預(yù)計Hadrian X的性能還將大幅改進(jìn)，其砌磚速度將會達(dá)到每小時1000塊磚，所有必要的材料將由與這個機器人連在一起的一輛卡車送到建筑工地上。

3.俄羅斯將造太空3D生物打印機

2016年8月1日，俄羅斯聯(lián)邦航天局(Roscosmos)旗下的國有企業(yè)聯(lián)合火箭航天公司(URSC)宣稱，該公司已經(jīng)與該國的3D Bioprinting Solutions公司簽署了一份協(xié)議，合作開發(fā)一款可以在零重力環(huán)境下運行的磁性3D生物打印機，根據(jù)計劃，這款3D生物打印機將會在2018年被送到國際空間站中使用。

據(jù)了解，這個項目中的科研部分將由3D Bioprinting Solutions公司的科學(xué)總監(jiān)Vladimir Mironov領(lǐng)導(dǎo)。據(jù)悉3D Bioprinting Solutions是Skolkovo創(chuàng)新中心的入住企業(yè)。實際上，這家公司我們之前也曾經(jīng)報道過，該公司在去年號稱首次3D打印出甲狀腺，并將其移植到老鼠身上。

與此同時，3D Bioprinting Solutions的Youssef Hesuani認(rèn)為，這個項目也可能影響到地球上的醫(yī)療技術(shù)。這是一個在組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)で笮路椒ê图夹g(shù)的獨特機會，他說。更重要的是，3D Bioprinting Solutions相信他們的技術(shù)可以加快人造人體組織和器官的發(fā)展。

4.雷神公司正嘗試用3D打印造導(dǎo)彈

在美國亞利桑那州Tucson，雷神(Raytheon)公司設(shè)計部門的工程師們正在對3D打印的導(dǎo)彈部件進(jìn)行測試。這家美國國防承包商認(rèn)為，盡管如今增材制造還只能取代某些部件的制造，但有一天他們相信會讓它可以3D打印整個導(dǎo)彈。

據(jù)了解，自從最近購買了一套商業(yè)3D打印機之后，雷神公司幾乎沒有機會關(guān)上機器，該公司的設(shè)計工程師團(tuán)隊一直在嘗試用各種新的方式來制造導(dǎo)彈部件。雷神導(dǎo)彈系統(tǒng)公司總裁Taylor Lawrence認(rèn)為，3D打印機將很快被用在前線為導(dǎo)彈提供零部件，這將改變戰(zhàn)術(shù)，消除供應(yīng)鏈問題，極大地加快備件更換過程。

然而，在此期間，工程師必須確定哪些導(dǎo)彈部件可以比較安全有效地使用3D打印來替代。目前已經(jīng)確認(rèn)的只有少數(shù)零部件，但雷聲公司正試圖完全跳出來，在更高的角度來考慮整個制造過程的時間和成本的削減。該公司甚至正在研究其導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、印刷電路，以及雷達(dá)微波組件應(yīng)用3D打印技術(shù)的可能性。

在今年早些時候，雷神公司就宣布，它將使用3D打印技術(shù)來提升其武器系統(tǒng)，為此它加入了一個更廣泛的武器制造商集團(tuán)尋求將增材制造的力量用于軍事。比如BAE Systems公司最近就提出了“Chemputer”——一種可以3D打印軍用無人機的化學(xué)增材制造系統(tǒng)的設(shè)想;而韓國空軍去年宣布，它將把3D打印部件納入其戰(zhàn)斗機引擎。

5.Techshot將3D打印真正的活體心臟

近日，來自美國印第安納州的一家名為Techshot的公司正在努力將3D打印活體心臟變?yōu)楝F(xiàn)實。據(jù)了解，這家公司主要致力于為美國宇航局(NASA)、國防部和其他組織開發(fā)尖端儀器。它是John Vellinger在28年前幫助成立的，如今Vellinger是該公司的副總裁兼首席運營官。

迄今為止，盡管3D打印技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了很長的路，我們能夠看到各種各樣的3D打印零件、產(chǎn)品、玩具、植入物假體等，但是要打印出器官依然很難。為此，Techshot別出心裁，正在與另外兩家公司合作，希望能夠在太空零重力狀態(tài)下創(chuàng)建一顆人類的心臟。

最近，該研究團(tuán)隊把他們的設(shè)備帶到了奧蘭多和并成功地在零重力模擬器中對它進(jìn)行了測試。他們認(rèn)為，重力是地面上的一個阻礙，在太空里由于沒有重力，就為制造一個更加完美的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機會。他們預(yù)測到2024年，將從太空帶回一個可移植的器官。

6.俄羅斯正開發(fā)帶3D打印發(fā)動機的無人機

近日，據(jù)俄羅斯《消息報(Izvestia)》稱，俄羅斯航空材料研究所(All-Russian Institute of Aviation Materials，VIAM)正在和俄羅斯高等研究基金會(Foundation for Advanced Research，F(xiàn)PI)一起開始建造一個由VIAM的小型3D打印引擎驅(qū)動的無人機。

VIAM從2015年開始進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，并為由航空發(fā)動機制造商Aviadvigatel開發(fā)的下一代PD-14渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機制造燃燒室旋流器。VIAM的小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機發(fā)布于今年6月下旬，VIAM說那時發(fā)動機已經(jīng)用3D打印部件組裝好了。增材制造工藝的制造速度比傳統(tǒng)工藝快30倍。據(jù)VIAM說，發(fā)動機原型重900克，并提供了一個75公斤的推力。在質(zhì)量沒有顯著增加的前提下，發(fā)動機的推力有可能被增加到150公斤。

據(jù)FPI的副會長Alexander Panfilov說，VIAM和FPI將繼續(xù)進(jìn)行3D打印實驗并推動俄羅斯增材制造業(yè)的發(fā)展。

7.日本正開發(fā)3D打印血管與神經(jīng)技術(shù)

近期，日本佐賀大學(xué)正在探討將iPS細(xì)胞(人體誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞)培育出的細(xì)胞群打印成管狀結(jié)構(gòu)，制成血管。京都大學(xué)利用3D打印技術(shù)制成包裹著神經(jīng)的筒狀組織，并將其移植到實驗鼠身上，實現(xiàn)了神經(jīng)的再生。日本政府預(yù)計到2020年前后，iPS細(xì)胞將可用于治療心臟病等疾病，正在加緊掌握與人體組織形狀相近的人造立體組織移植技術(shù)。

佐賀大學(xué)教授森田茂樹的研究團(tuán)隊將人類iPS細(xì)胞培養(yǎng)出可發(fā)育成血管的細(xì)胞群，并在多排細(xì)針組成陣列的微型基座上層層串起細(xì)胞，最后打印出長2厘米，直徑5毫米的管狀結(jié)構(gòu)。將管狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞從細(xì)針上取下，內(nèi)部使用培養(yǎng)液貫穿。數(shù)天后分化成不同種類的細(xì)胞會在內(nèi)壁形成細(xì)胞層，最終形成血管。今后將在豬身上進(jìn)行血管移植實驗。

而京都大學(xué)副教授池口良輔的研究團(tuán)隊使用可分化成皮膚等組織的細(xì)胞，制成長8毫米，直徑3毫米的管狀結(jié)構(gòu)。將其移植到被切除部分神經(jīng)的實驗鼠的創(chuàng)口處，8周后管內(nèi)產(chǎn)生了神經(jīng)連接，老鼠恢復(fù)行走能力。可見，筒狀構(gòu)造可培育長成神經(jīng)的細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)再生。計劃3年后將該技術(shù)投入臨床研究階段。

結(jié)語：隨著這些新型3D打印前沿技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟，未來我們將走進(jìn)一個嶄新的世界。