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欧洲最大3D打印建筑交付

充分减少二氧化碳排放

上个月30日,欧洲最大的 3D 打印建筑正式交付给业主。该建筑位于德国海德堡,长约55米,宽约11米,高约9米,占地面积达到约600平方米。这栋3D打印建筑由于采用了450吨可回收混凝土,因此相比于传统混凝土建筑,其能够减少 55% 二氧化碳排放量。

这栋建筑被交付给当地一家信息公司,随后该公司将对其进行内部装修,预计今年夏季装修完毕。据介绍,该建筑自去年3月底开始建造,理论上仅需一台大型3D打印设备及两名工作人员监督进度。但施工过程中小问题频发,如建筑外墙打印时长延长、未订购大门导致开发商不得不亲自花费数周完成生产等。随后,该建筑于去年 7 月底基本完成框架。该建筑采用了海德堡材料公司专门开发的3D混凝土打印材料 i.tech 3D,这种材料是100%可回收的,建筑外墙和隔断由项目合作伙伴 PERI 3D Construction 使用其3D建筑打印机打印而成。


到2030年该公司将为全球一半的混凝土产品提供循环利用的替代方案,3D打印产品是其产品组合中不可或缺的一部分。i.tech 3D曾在2020年用于打印德国首批住宅楼,此后海德堡材料公司进一步开发了这种建筑材料,并进一步降低了其碳含量。与传统施工方法相比,3D打印过程本身可以使材料消耗量减少 70%,从而进一步降低碳排放。该过程还提高了施工过程的速度和生产率,并通过降低粉尘和噪音排放以及减少工具使用,使施工现场更加安全。

使用生物墨水

科学家成功打印脑组织

美国科学家首次3D打印出功能性人类脑组织,它可以像传统脑组织一样正常生长并发挥作用。科学家认为,这一突破对研究大脑,治疗阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等多种神经和神经发育疾病具有重要意义。该脑组织可能是一个非常强大的模型,可以帮助人们了解人类脑细胞和大脑是如何交流的。“它可能会改变我们对干细胞生物学、神经科学以及许多神经和精神疾病发病机制的看法。”

研究人员表示,之前的打印方法限制了打印脑组织的可能性。他们这次没有采用传统垂直叠层的3D打印方式,而是采用了水平叠层方案,将从诱导多能干细胞中培养出来的脑细胞置于柔软的“生物墨水”凝胶中,最终培育出神经元。


这些细胞排列在一起,就像桌面上排列的铅笔一样。打印的细胞通过介质在每个打印层内部和层之间产生连接,形成与人类大脑相当的网络。神经元通过神经递质进行交流、发送信号、相互作用,甚至与添加到打印组织中的支持细胞形成适当的网络。研究团队打印了大脑皮层和纹状体,结果非常令人惊奇。即使打印的是大脑不同部分的不同细胞,它们仍然能够以一种非常特殊的方式相互交流。这种打印技术可以精确控制细胞的类型和排列,而这是大脑类器官,即用于研究大脑的微型器官所不具备的。

研究人员表示,他们能够随时生产几乎任何类型的神经元,因此可以在任何时间以任何方式将它们拼凑在一起。通过设计需要打印的组织,研究人员可以通过一个明确的系统来观察人脑网络如何运作,甚至可以非常具体地观察神经细胞在特定条件下如何相互交流。


除了特殊性,该3D打印技术还具有灵活性。打印的脑组织可用于研究唐氏综合征患者细胞间的信号传导、受阿尔茨海默氏症影响的健康组织和邻近组织之间的相互作用、测试新的候选药物,甚至观察大脑的生长,研究大脑发育、人类发育、发育障碍、神经退行性疾病中的潜在分子机制。

值得一提的是,这种新的3D打印技术可应用于各种实验室。因为它不需要特殊的生物打印设备或培养方法来保持组织健康,并可以使用显微镜、标准成像技术和该领域常见的电极进行深入研究。下一步,研究人员希望挖掘专业化的潜力,进一步改进“生物墨水”和设备,以便在打印组织中实现细胞的特定方向。目前,该实验室使用的打印机是台式商业打印机。张素春表示,他们计划进行一些专门的改进,按需打印特定类型的脑组织。

金属3D打印入驻空间站

在太空里就能打印零件

由欧洲航天局和空中客车公司联合研制的一台新型金属3D打印机即将搭乘天鹅座NG-20补给飞船前往国际空间站,开启太空制造的新篇章。该打印机使用高功率激光加热不锈钢丝,是首台专为太空环境设计的金属 3D 打印机,将被放置在欧洲航天局位于国际空间站的哥伦布实验室中。

此次实验将使用两台打印机,一台是在地球制造的工程模型,另一台是专为太空站设计的“飞行模型”。实验初期将在太空中打印四件样品,随后送回地球分析,每个部件的打印时间约为 40 小时。欧洲航天局和丹麦技术大学将负责对样品进行测试。


这台打印机“将带来全新的太空制造能力,例如能够生产比塑料更耐用的承重结构部件。宇航员将能够直接制造扳手或安装接口等工具,将多个部件连接起来。3D 打印的灵活性和快速可用性将大大提高宇航员的自主性。”

多年来,国际空间站一直作为实验平台,旨在减少对地面任务控制中心的依赖,更多地依靠现场数据处理和制造。这项增材制造技术将使未来的月球甚至火星任务具备现场设计和制造新零件的能力,宇航员可以根据任务需要打印任何东西,从生活区的升级到备件的制造,无需从地球运送,大大降低了后勤成本和潜在的运输风险。

金属3D打印

污染物&安全问题不容忽视

虽然多年来3D打印机已经在国际空间站广泛使用,但太空金属打印存在一些挑战。为了在空间站制造零件,打印机需要一个洗衣机大小的密闭金属箱,以确保安全,因为金属打印需要1200摄氏度的高温,而塑料打印仅需 200 摄氏度。此外,太空微重力环境下的重力管理以及烟雾和污染物的控制也是重要问题。


如果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SLM Solutions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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  • Apr 16, 2024
  • Category: 3D打印
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