【科学强国】创新无限！惊人的3D打印

3D打印（3D printing）是指快速成型技术的一种，又称为增材制造。是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

图片3D打印机

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，逐渐应用于一些产品的直接制造，通过这种技术打印零部件。

今年8月，《自然—通讯》发表了一篇通过3D打印制造柔性电致发光装置的研究文章，来自南方科技大学机械与能源工程系副教授刘吉团队介绍了一种制造柔性、可拉伸发光装置的3D打印策略，该装置可与软体机器人集成。他们用一个能根据背景改变颜色的软体机器人进行了演示，该策略或能用于开发下一代智能显示器、可穿戴电子器件和人造伪装系统等。

这项研究报道了利用多材料3D打印技术制造柔性电致发光装置的方法。刘吉团队采用可用于3D打印的离子导电、电致发光和绝缘墨水，制造出操作便捷、可按需生产的柔性可拉伸电致发光装置。

他们用该方法制作了一款可发蓝光的柔性腕带，还将该装置集成到一个软体机器人中，该机器人能像变色龙一样根据背景无时延地改变表面颜色。研究者指出，该装置即使在不同的机械形变模式（如弯曲、扭曲、拉伸）下依然具有电致发光稳定性。可用于柔性电子器件，以及伪装系统的相关部件。

回顾3D打印的发展历程，可以发现3D打印早已在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程等领域有所应用。

3D打印最先开始被人们使用的时期是在20世纪90年代中期，那时的3D打印是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。由于有原物呈现的效果，便称为3D立体打印技术。

2019年1月14日，美国加州大学圣迭戈分校首次利用快速3D打印技术，制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架，成功帮助大鼠恢复了运动功能。这是3D打印最初的应用。

在医学上，人们通过3D打印，用相应的化学原料获得需要的配件，这项技术广泛应用在牙科等医疗领域。

2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

2019年4月15日，以色列特拉维夫大学研究人员以病人自身的组织为原材料，3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏，这在全球尚属首例。

2022年6月，据外媒报道，一名来自墨西哥的20岁女性成为世界第一个通过3D打印技术成功进行耳朵移植的人。

如今，3D打印逐渐得到人们的重视，商业化运营的3D 打印实验室也应运而生，更多的企业也将通过专业的3D打印实验室打印出质量更高的原型机。

作者：杰西

编辑：赵狄娜

审核：龚紫陌