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生物医学材料和设备的3D打印
3D打印或添加剂制造是一个影响各种学科的变革性技术平台，包括生物材料和生物医学设备。我们介绍了科学家，工程师和医学专业人员在本期特刊中对生物材料和生物医学设备的3D印刷的观点。此问题旨在理解涉及体外，体内和计算机环境中不同材料的结构 - 过程 - 专业关系。焦点问题涵盖了聚合物，陶瓷，玻璃，金属和复合生物材料，涉及各种3D打印过程，例如融合沉积，粉末床融合，生物构图，定向能量沉积和粘合剂喷射；谈到研究主题，包括组织工程，药物输送，多孔金属植入物，生物学开发，细胞 - 材料相互作用，磨损降解，纳米生物生物材料以及护理点交付的挑战。如此多样性的研究主题是全球该领域正在发生的事情的准确表示。本文介绍了生物材料和设备的3D打印中的一些成功案例，挑战和未来方向。
可编程机器人“转印和喷射”打印，适用于大型...
摘要 大型 3D 曲面电子产品是微电子行业的一种趋势，因为它们具有与复杂表面共存的独特能力，同时保留了 2D 平面集成电路技术的电子功能。然而，这些曲面电子产品对制造工艺提出了巨大挑战。在这里，我们提出了一种可重构、无掩模、保形制造策略，采用类似机器人的系统，称为机器人化“转移和喷射”打印，以在复杂表面上组装各种电子设备。这种新方法是一项突破性的进步，具有在复杂表面上集成刚性芯片、柔性电子产品和保形电路的独特能力。至关重要的是，包括转移印刷、喷墨打印和等离子处理在内的每个过程都是无掩模、数字化和可编程的。机器人化技术，包括测量、表面重建和定位以及路径编程，突破了 2D 平面微加工在几何形状和尺寸方面的根本限制。转移打印首先用激光从供体基板上剥离刚性芯片或柔性电子元件，然后通过灵巧的机器人手掌将其转移到曲面上。然后，机器人电流体动力打印直接在曲面上书写亚微米结构。它们的排列组合实现了多功能保形微加工。最后，利用机器人混合打印成功地在球形表面上制造了保形加热器和天线，在有翼模型上制造了柔性智能传感皮肤，其中组装了曲面电路、柔性电容和压电传感器阵列以及刚性数模转换芯片。机器人混合打印是一种创新的打印技术，可实现 3D 曲面电子产品的增材、非接触和数字化微加工。
二维材料的温度打印和涂层
（或溶剂混合物），可进一步加工成可印刷或可涂覆的油墨。这些悬浮液的行为通常用 Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论描述，[3] 这意味着悬浮液中纳米片的浓度有一个上限，超过该上限悬浮液就会变得不稳定。[4] 尽管如此，高浓度悬浮液（油墨）对于形成渗透粒子网络是必要的，[5] 并且满足高通量印刷和涂层方法的流变学要求（例如高粘度）。无论浓度如何，悬浮液在热力学上都是不稳定的，并且粒子倾向于通过聚集来降低其表面能。[6] 为了降低沉降速度，必须最小化溶剂和 2D 材料之间的表面能差异，[3] 这使得分散介质的选择限制为少数溶剂，而这些溶剂的溶解度范围可能不适合后续加工。在传统的油墨配方中，为了解决上述问题，将二维材料悬浮液加工成可印刷或可涂覆的油墨，需要使用表面活性剂、粘合剂和流变改性剂等添加剂。[7–10] 例如，需要高浓度的聚合物粘合剂（如70 mg mL-1乙酸丁酸纤维素）来将石墨烯油墨的粘度提高到适合丝网印刷的水平。[11] 由于典型的添加剂会对电子性能产生不利影响（例如，
通过3D打印使空间更近
f您曾经观看过太空主题的纪录片或科幻节目，您会熟悉那些从航天器中爆炸出来的大量火尾巴以使其移动。由于太空没有空气，因此航天器无需推动以诱发运动。因此，从空间中的A点B移动到B点并不简单。在没有作用的太空中静态的航天器将无法移动，而旋转的航天器将简单地沿着轨道漂浮，然后弹跳出任何挡住他们的东西。对于某些卫星来说，自由绕行足以实现其目的，但是其他需要移动到太空中的特定点需要推进器的航天器（飞船的一部分产生那些火热的尾巴），以便能够指导其运动。
3D 打印/增材制造安全
• 化学蒸汽 – 研究表明，塑料长丝在 3D 打印过程中加热时会产生挥发性有机化合物 (VOC)。接触 VOC 会引起头痛、恶心以及眼、鼻和喉咙刺激。后处理蒸汽浴中使用的有机溶剂（如酒精和丙酮）容易蒸发，并造成吸入危险。 • 纳米颗粒排放 – 加热时，长丝在 3D 打印过程中会产生可吸入纳米颗粒 (NP)。此外，使用含 NP 的介质会将可吸入 NP 排放到周围大气中。NP 对健康的影响尚不清楚，但初步研究表明，吸入与心血管和肺部疾病有关。 • 腐蚀浴 – 通过将打印件放入含有氢氧化钠或其他腐蚀性化学物质的加热腐蚀浴中，可以去除支撑材料。接触这些化学物质可能会导致严重的化学灼伤、疤痕和视力损伤。 • 蒸汽浴 – 将 ABS 物体放入装有少量丙酮或其他有机溶剂的密闭容器中，即可将其打磨或“抛光”，这些溶剂会蒸发并与 ABS 塑料发生反应。这些溶剂通常易燃，吸入后会引起头痛、恶心和呼吸道刺激等症状。 • 生物材料 – 使用生物材料的打印机会产生气溶胶，这些气溶胶可能会被吸入或沉积在附近的表面上。 • 热量 – 紫外线灯、电机、加热床和打印头等组件在运行过程中会变热，触摸时可能会灼伤。 • 可燃性 – 铝、钢和钛等细小金属粉末在正常大气条件下会自燃（称为自燃性）。蒸汽抛光中使用的有机溶剂（如丙酮）在暴露于热源时会燃烧。床准备中使用的化学品（如发胶）是易燃的。 • 惰性气体 – 3D 打印机有时会使用惰性气体（如氮气或氩气）在打印室内形成不可燃气体。一些气溶胶喷射打印机使用惰性气体作为气溶胶化和沉积过程的一部分。如果将惰性气体引入周围大气，它会取代氧气并造成窒息危险。 • 电击 – 未受保护的电气元件和损坏的电源线可能会导致电击。
完美匹配的印刷材料 - Nanoscribe
IPX光树脂是专为Nanoscribe Quantum X系统设计的。这个经过业界验证的平台既提供基于2PP的最高精度3D打印，也提供创新的双光子灰度光刻（2GL®），用于2.5D结构化地形的微加工。为了充分利用Quantum X系统的性能、精度和打印速度，IPX系列已针对不同的特征尺寸、质量和工艺进行开发。IPX-S非常适合使用2GL®打印具有微米精度的中观结构，而IPX-Q针对相同规模和类型的结构进行了优化，但使用2PP。IPX-M专为高通量宏观打印而设计，单次打印量高达30立方厘米。IPX-Clear在可见光谱范围内具有出色的透射率，是打印高精度微光学元件的理想选择。
采用生物基 Δ 进行 3D 打印的化学循环性...
数字光处理 (DLP) 是一种基于大桶光聚合的 3D 打印技术，可制造通常由化学交联聚合物制成的部件。快速增长的 DLP 市场对聚合物原材料的需求不断增加，同时人们对环境的关注也日益增加。因此，使用闭环可回收墨水进行循环 DLP 打印对于可持续发展至关重要。低温烷基取代的 𝜹 -戊内酯 (VL) 是一种工业上可获得的生物可再生原料，用于开发可回收聚合物。在这项工作中，通过 VL 的开环酯交换聚合合成的丙烯酸酯官能化聚（𝜹 -戊内酯）（PVLA）被用作平台光前体，以提高 DLP 打印中的化学循环性。一小部分光固化反应性稀释剂 (RD) 将不可打印的 PVLA 转变为 DLP 可打印墨水。各种光固化单体可用作 RD，以调节印刷结构的特性，用于牺牲模具、软致动器、传感器等应用。无论印刷聚合物是热塑性还是热固性，PVLA 的固有可解聚性都得到很好的保留。通过印刷结构的直接本体热解，原始质量 VL 单体的回收率为 93%。这项工作提出了可解聚光前体的利用，并强调了生物可再生 VL 作为循环 DLP 打印的多功能材料平台的可行性。
3D反重力印刷方法的研究
摘要。随着3D打印的使用变得越来越流行，因此出现了在复杂的重力环境甚至低重力环境中打印的需求。为了满足这些反重力3D打印需求，许多个人或措施提出了不同的解决方案。本文介绍了三种抗流式3D打印解决方案，即基于FDM的Mataerial打印机，无锚定选择性激光烧结和磁性悬浮打印。这三种技术适合不同的环境，可以实现不同的目的。例如，Mataerial适合在现有结构中添加结构，因为该打印机不需要移动工件，并且它使用的热塑性材料允许其以任何角度和在任何重力条件下打印。对于无锚定选择性激光烧结，它更适合在工业生产条件下使用。因为这项技术可以使大多数支持结构以及SLS技术的大部分统计，因此其成本较低和更快的生产速度具有很高的竞争力。对于磁性悬浮打印，它的工作温度低，柔性打印，并且可以忽略重力的影响，非常适合在诸如空间之类的综合环境中打印相关设备，以帮助人体空间探索。通过在材料选择和打印方法方面比较这三种反重力打印技术，可以尝试总结三种技术中每种技术的优点和缺点。最终，本文希望确定这三种技术中每种技术的发展前景和适用环境，并在其未来的发展方向上提出猜测和建议。