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3D打印材料的应用

发布时间:2019-04-22 09:18作者:admin 点击次数:76

  如今,世界各国在科技、文化、金融等领域的交流活动日趋频繁,技术、人员等也加快在国际间流动。作为制造业较有代表性的技术之一,3D打印对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合等都产生了深刻的影响。在3D打印工艺的推动下,石化装备、医药卫生等领域的制造工艺不断革新,制造流程也得到了进一步优化。

  在政策鼓励的大环境下,众多科研机构也加大了在3D打印工艺研发方面的投入力度,并积极与高校展开合作,以此促进3D打印前沿技术的进步。与此同时,越来越多的企业开始进军3D打印领域,并在3D打印前沿技术研发、专业人才培养方面投入大量的精力。

  在科研机构、高校、企业等各有关方面的共同努力之下,3D打印工艺研发速度不断加快,在多个领域的应用程度也日益深入。截至目前,3D打印在航空航天、汽车、船舶、核工业、模具等领域得到了广泛应用。就汽车、医用等领域而言,3D打印已经逐渐成为了一种产品设计、快速原型制造的重要实现方式。

近日,一些来自芬兰VTT技术研究中心的研究员运用纳米纤维素开发出了一种能应用于伤口护理的3D打印材料,凭借电子元件和计算机的连接,这种材料还能做到实时监控同时向相关医护人员发送伤者伤口愈合情况的相关信息。

      纳米纤维素的生物相容性

       纳米纤维素作为一种天然的生物基聚合物,具有优异水分平衡和皮肤水合性能,并且具有与人体细胞和组织的生物相容性。研究发现,纳米纤维素在活体中还未发现有任何排异反应和炎症发生。另外,纳米纤维素还具有优异的pH、温度和盐稳定性,可用作受控释放治疗分子的载体。由于这些优良的特性,纳米纤维素已经在伤口抗菌敷料、人工移植物以及防紫外线化妆品领域得到应用。

3D打印

  纳米纤维素用于3D打印

  3D打印是一种制造个性化复杂轻型结构的有效方法。目前,用于3D打印的材料包括热塑性塑料以及金属、陶瓷等。根据VTT介绍,由于印刷浆料的挑战,目前生物材料在3D打印中的应用相当有限。研究员发现,纤维素纳米纤维适合3D打印材料的开发,其具有可以改善生物基3D印刷浆料的特性:具有优异的吸水能力,因此可以制成用于3D印刷工艺的足够粘稠的印刷浆料(含水可高达50%);机械强度高,并可对生物降解性有积极影响;还可以作为目前使用的其他可能会产生有害排放或者导致过敏的3D打印化学品,如树脂、合成增稠剂、增强剂和塑料等的替代品。 

3D打印

  3D打印纳米纤维素伤口护理材料

  VTT开发的3D打印伤口护理材料原型包括纳米纤维素和用于测量伤口愈合情况的印刷电子元件。测量电极用银墨水印刷在聚氨酯-纳米纤维素膜上,打印电极与VTT开发的无线FlexNode读取器连接,并采用层压薄膜对印刷电极进行保护。层压材料的外层是3D印刷的伤口护理凝胶,含有纳米纤维素、藻酸盐和甘油活性成分。

3D打印

  通过纳米纤维素的使用,创建的伤口护理材料液体吸收性能更好,比通常用于伤口护理的藻酸盐纤维敷料的效率高3倍。通过吸收伤口中的水分,该材料可以缩短伤口愈合时间。3D打印伤口护理凝胶在起到促进伤口愈合作用的同时,充当身体和电子部件之间的缓冲液。FlexNode读取器可将温度或生物阻抗数据从伤口传输到医院电脑,提示医务人员伤口感染或其他并发症的迹象,以使其根据数据调整患者康复状态。

  研究员介绍说,虽然开发的3D打印伤口护理材料具有良好的应用潜力,但仍存在诸多挑战。一是基于生物材料的柔性结构制造具有挑战性,随着水分流失材料会变硬,研究人员正在尝试通过增加基质中不易挥发性成分并使用聚合材料和增塑剂等改善材料的柔性;二是目前纳米纤维素尚未被批准用于医疗用途,预计这种3D打印伤口护理产品面向市场还需时日,该团队将尝试先将这种生物基打印材料用于纺织品、室内装饰等领域。另外,研究人员还将侧重于天然抗菌成分的应用。

  未来制造技艺将得到进一步提升

  从整体来看,近两年,我国3D打印行业发展态势良好,高新技术在3D打印行业发展过程中所起到的推动作用也日益明显。借助智能3D打印技术所具备的多种优势,3D打印产品的制造效率得到新的提升,企业制造3D打印产品的成本得以降低,这些都有助于3D打印企业探索借助3D打印、物联网等技术实现运营模式转变的新路径,并促使企业在智能化浪潮的冲击下积极提升自身的综合竞争力。

  实际上,目前我国3D打印行业正向着大规模、高技术、集约化方向发展,行业在向前发展的过程中也面临着一系列难题。面临新的发展实际,3D打印企业将加快推出一体化产品链和高技术含量、高附加值的新产品,以此促进3D打印产品的品质升级。

  惠柏智造是一家专业的3D打印工厂受绿色环保、节能高效等理念的影响,3D打印技术研制人员在研发新产品时候,将更加注重产品的内置功能和相应的能耗,以此减少产品在运行过程中所以产生的粉尘等污染,促进对环境的保护。今后,相信在研究人员的不懈努力下,更多功能齐全、品质优良的3D打印技术将被研制出来,并为3D打印行业实现长远健康发展注入新的动力。

     

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