生物体内打印电路

为脑机接口做好准备？

在皮肤上打印电路，或者在人体内打印骨骼，都是之前已经引起过 　　

—航天航空

航空航天领域很早已开始利用3D打印技术进行原型制作和生产，年，这一趋势将继续高歌猛进。NASA已经借助3D打印技术制造出了火箭发动机，这可能会带来更高效、更具成本效益的太空旅行。美国民营航天公司甚至制造出了首枚3D打印火箭“人族一号”。“人族一号”高33.5米，85%的组成部分由3D打印而成，连火箭的发动机也由3D打印技术制造。未来，通过3D打印技术或能研制出全新类型的飞机彻底改变航空航天行业。

应用新亮点

金属3D打印的更多可能

JPL机构公布了年度取得的重要技术突破，美国宇航局喷气推进实验室的高级研究科学家和负责人、全球增材制造行业的知名人士道格拉斯-霍夫曼指出，JPL增材制造的研究亮点主要体现在三个项目上：

第一个项目是用于航天器天线的3D打印铝反射器，其具有拓扑优化的背衬结构以实现热稳定性。第二个项目是定向能量沉积（DED）高性能磁屏蔽的开发，这种技术允许用磁性材料和用于磁性应用的功能梯度多金属合金生产复杂的形状，最后一个项目是一项关于干扰3D打印织物的工作：即利用打印织物制造形状改变的天线。

—航天器应用3D打印织物

JPL已经开发出一种新的3D打印织物，在太空中部署后可以硬化变成所需的形状。这些形状变形材料的灵感来自于链式装甲，通过打印互锁的薄片单元来制造，这些单元可以各自独立地移动一小段距离，允许定制配置，非常适合特定用途。然后，这些灵活的薄片可以被卷起或折叠成非常小的尺寸，以便装入火箭整流罩进行发射。创建一个可变形的结构需要对最终的刚性结构有一个大致但未必精准的了解，以及设计适当的互锁单元。

片材可以在其柔性状态下被塑形，并且可以通过改变压力来调整刚度，以达到所需的形状。然后，当相邻的片材卡在一起时，就会对它们施加力，使其互锁成一个最终的刚性结构。这些结构性织物在美国宇航局的任务和消费产品中都有许多潜在的应用。它们可以被用作可部署的辐射器、天线、太阳能电池板、辐射防护毯或微流星体防护罩。它们还可以作为暴露在长期微重力环境下的宇航员的身体塑形外骨骼。

在地球上，这种结构性织物可用于医疗保健领域，作为自适应石膏，在受伤愈合时调整其硬度，或作为消防员或士兵的吸收冲击的衣服。它们具有可折叠和可收放的特点，一旦进入太空就会展开成更大的刚性形状，这将导致形成更大的、可定制的部件，以获得最佳性能。

—电磁屏蔽装置

使用送粉固结技术制造的多材料磁屏蔽装置极大改善了屏蔽性能。随着美国宇航局的机器人航天器探测来自恒星、行星和其他目标的微弱信号的能力越来越强，它们也对来自诸如反应轮、电动马达和冷却系统等机载机械的干扰也越来越敏感。

JPL所使用是一种被称为送粉激光沉积的工艺，它是通过惰性气体将金属粉尘从喷嘴中导出，随后进入一个高功率激光器所发射的高能光束中完成熔化和沉积。由此产生的熔化的金属块与新出现的部件相融合，在计算机控制下逐层建立起来。通过改变粉末的成分，不同的金属合金可以被沉积在它们最有效的地方。这使我们能够创造出用任何其他方法都无法制造的奇特部件，而且所需的时间远远少于目前的工艺。其结果是以更小的质量和更低的成本实现更有效的屏蔽性能，从而制备出性能更优的航天器，且比传统方法生产的任何同类部件都要更小更轻。

—天线

在年的另一项JPL技术亮点中，他们采用增材制造技术开发了一种具有高性能、热稳定性的天线，可应用到天文领域和遥感领域。为航天器和高空气球设计和制造天线是很困难的。就其本质而言，天线是笨重的，建造它们以承受飞行的压力并保持尺寸的稳定性一直是一个挑战。此外，用于各种地球观测、行星科学和天文学应用的亚毫米级天线也可能是脆弱的。由于它们在微小的波长上工作，它们必须没有最微小的缺陷才能正常工作，并能在广泛的温度范围内工作。

工程师们正在试验一种新的工艺，通过使用铝粉打印天线，可以在轻量化的基础上创造出更复杂的天线设计，从而获得使用传统制造技术无法制造的复杂优化形状。通过使用复杂的设计软件，天线的支撑组件可以根据需要做得更薄或更厚，这有助于进一步促进更高性能、更高效设计的实现。

金属粉末3D打印

最关键的还是安全

从实际制造角度来说，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末，粒径分布通常为几十微米，可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属，风险尤其大，必须受到粉尘浓度的特定限制；其他金属粉末，如钢或其他含镍合金，则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

不仅如此，在组件的打印过程中危险同样存在，熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统，仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间，从而造成室内环境的污染。随同废气的排出，一部分惰性气体如氮气尤其是氩气，也是风险的来源。设备的维护过程，如过滤系统的清洁，其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小，若处理不当，很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

基于对SLM工艺过程的整体评估，德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案，其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序，实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

金属粉末的处理必须格外小心，并且在可能的情况下，应在保护性气氛中进行。目前，全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视，以SLMSolutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作，这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下，3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

3D打印安全保护

3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱（增材制造保护手套箱）针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的：3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种，每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同，为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱，提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统，可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内，该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环，氩气在该闭环内循环，系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标，氧含量达到小于1PPM指标，实现超高纯工作气氛的环境，加工的产品可直接应用，减少再处理环节，是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。

技术优势

●解决3D打印手套箱大体积密封的可靠性。

●解决3D打印手套箱信号线及动力线高度集成进箱密封防干扰问题。

●解决3D打印手套箱工作时烟尘净化问题及过滤器更换周期及寿命问题。

●人性化专业化设计，箱体外形美观，箱体上大型门的密封性极好，开启方便简单。

●解3D打印手套箱送粉器送粉进气或铺粉设备镜头吹气与手套箱箱体压力控制。

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