2024年还是畴前，在这一年里，3D打印时候迎来了其发展历程中的又一里程碑，这一年的考虑冲突不仅平定了3D打印行为制造业翻新性力量的地位白鹿 ai换脸，更拓展了它在医疗、工程、材料科学等跨学科领域的应用鸿沟。Science和Nature这两份海外顶尖学术期刊上发表的一系列论文，记载了该年度内3D打印领域的伏击进展。

南极熊将带您回来2024年中那些兴奋东说念主心的3D打印考虑进展，望望科学家们是若何一步步股东这项时候上前发展的。通过了解这些创新，咱们不错预念念异日3D打印会给咱们带来更多的惊喜！

1、Science：3D打印可制造多色发光结构

2024年1月16日，来自加州大学伯克利分校材料科学与工程系、劳伦斯伯克利国度实验室材料科学部等的考虑成员在光致发光领域取得冲突，并借助3D打印时候制备了光致发光结构。他们的考虑结构还是发表在了Science上，考虑题目为Supramolecular assembly of blue and green halide perovskites with near-unity photoluminescence（具有近乎一致光致发光的蓝色和绿色卤化物钙钛矿的超分子拼装）。

从题目中不难发现，这篇著作东要脸色的是卤化物钙钛矿材料的合成偏激在高效发光二极管（LED）中的应用，但其中3D打印时候起到了要害作用：

●考虑东说念主员哄骗3D打印时候精准限制卤化物钙钛矿材料的结构和形态。通过3D打印时候，终端了卤化物钙钛矿薄膜的高度均匀散播，这对于提高LED的性能至关伏击。

●通过优化3D打印工艺，考虑东说念主员告捷地制备了具有接近100%光致发光量子产率的蓝色和绿色卤化物钙钛矿材料，高效的光致发光特点标明这些材料相配相宜用于制造高着力的LED。

●哄骗3D打印时候制备的卤化物钙钛矿LED展示了出色的亮度、雄厚性和色纯度。与传统制造方法比拟，3D打印时候使得制备的LED具有更高的均匀性和一致性，从而提高了举座性能。

△终端蓝绿双色3D打印。 (A) 多材料 3D 打印历程清楚图。 （B 和 C）白光 (B) 和 254 nm 紫外线 激勉下的两座 3D 打印发光埃菲尔铁塔。 (D) 254 nm 紫外线激勉下的双色发光埃菲尔铁塔。 (E 到 H) 具有不同线索结构和几何局势的共形和误解八位体桁架，包括立方八面体、十四面体和门格尔海绵结构，鉴识具有蓝色和绿色辐射器或其组合。这些打印结构在 254 nm 处进行光激勉。

这项考虑为哄骗3D打印时候大鸿沟分娩高质地卤化物钙钛矿LED提供了可能性。3D打印时候不仅有助于提高LED的着力，还可能镌汰分娩老本并简化制造历程。这种时候的进步对于股东异日流露时候和照明领域的发展具有伏击真谛。

2、Science：“一石两鸟”——终端超均匀、高强塑性的3D打印钛合金

2024年2月8日，重庆大学材料科学与工程学院与澳大利亚昆士兰大学、丹麦时候大学的蚁合科研团队在Science发表了题为Ultra-uniform， strong， and ductile 3D printed titanium alloy through bifunctional alloy design著作，冷落一种“一石两鸟”的合金设战略略，为探索多种金属粉末原料、可变的打印合金体系、不同的3D打印时候以及先进的多材料打印开辟了一条途径。

考虑东说念主员清楚，金属3D打印历程中常常波及多重物理和冶金知足，从而赋予打印构件复杂的微不雅组织结构和种种的力学性能。但是在3D打印历程中，金属往往会变成粗大的柱状晶粒和不均匀散播的相，这么的组织结构不仅导致打印构件的力学性能不均匀，同期也会镌汰构件的力学性能。因此，考虑者们源头设念念是寻求一种“一石两鸟”的合金设战略略，从而径直通过3D打印得到性能优厚和均匀的钛合金。

△Mo纳米颗粒的添加权贵提高了3D打印Ti-5553合金的力学性能偏激均匀性

考虑东说念主员给与了双功能合金设战略略，即通过合金元素的采用和比例调整，以达到既加多合金强度又保抓邃密延展性的考虑。双功能合金瞎想使得3D打印的钛合金具有超均匀的微不雅结构，这意味着材料里面莫得昭着的局部互异，这有助于提高材料的举座性能。一言以蔽之，考虑团队通过优化3D打印工艺和合金要素，告捷制备了具有超均匀微不雅结构的3D打印钛合金，减少了材料里面的瑕疵，如裂纹、孔隙和其他不一语气性，从而权贵莳植了材料的机械性能，其屈服强度达926MPa，断裂伸长率为26%，终端了强度与塑性的优良匹配。

3、Science：光固化3D打印“腹黑创可贴”问世，可成就受损腹黑

2024年8月3日，来自科罗拉多大学博尔德分校 (CU Boulder) 和宾夕法尼亚大学的考虑小组率先开发出一种3D打印水凝胶材料工艺，这种材料既有弹性，又有粘性，而且有回弹性，可用于打印里面绷带以成就受损的腹黑组织、软骨补片或无针缝合线。考虑以Additive manufacturing of highlyentangled polymer networks为题，发表在Science顶级期刊上。

这种弹性创可贴状材料的制作成绩于考虑团队开发的一种特殊 3D 打印工艺，此工艺称为 CLEAR（通过氧化还原引发赞成的光照后一语气固化），本色上不错限制打印历程中材料分子的交联。这是通过勾搭使用“明暗团员”来终端的。考虑东说念主员清楚，这种新颖的3D打印方法在室温下即可终端高单体转化率，无需荒谬的刺激，举例打印后的明后或热量，况且大略通过增材制造分娩高度纠缠的水凝胶和弹性体，与传统的 DLP 比拟，其延迟能量高出四到七倍。

△ CLEAR时候打印的多种弹性局势

考虑东说念主员已为这项时候苦求了临时专利，它不仅告捷打印出比轨范 DLP 机器打印的部件更柔韧、更强项的材料，而且还具有粘性，不错粘在组织上。Burdick 实验室的考虑员 Matt Davidson 清楚不错 3D 打印出强度足以撑抓组织的粘合材料。

4、Nature：3D打印抗疲钝钛合金取得冲突性进展白鹿 ai换脸

2024年2月27日，中国科学院金属考虑所材料疲钝与断裂团队带头东说念主义哲峰考虑员在前期疲钝毁伤机制和疲钝瞻望表面指点下，与轻质高强材料考虑部杨锐考虑员团队开展调和，冷落了一种通过单独调控其微不雅结构和瑕疵来制造抗疲钝3D打印钛合金的创新策略，称为净增材制造制备（NAMP），考虑恶果于2024年2月29日以题为High fatigue resistance in a titaniumalloy via near void-free 3D printing发表在Nature正刊上。

考虑东说念主员清楚，理念念现象下3D打印时候径直制备出的钛合金组织（称为Net-AM组织）应具有自然优异的疲钝性能，而打印历程中产生的气孔等瑕疵遮蔽了其本人组织抗疲钝的优点，导致本质测量的3D打印材料疲钝性能大幅镌汰。因此，莳植3D打印材料疲钝性能的要害在于撤消打印气孔的同期，需要尽可能保留原始打印的组织现象。然则，当今撤消气孔的工艺往往随同组织粗化，而细化组织的管制又会带来气孔复现，以致引发晶界α相富集等新的不利因素，可谓欲罢不可。

△打印态、NAMP态以偏激他两种典型现象3D打印钛合金组织和瑕疵特征：（a）打印态；（b）热等静压（HIP）态；（c）Near-net-AM态；（d）Net-AM态。

庆幸的是，考虑东说念主员在Ti-6Al-4V合金中初次发现，高温下3D打印态组织的晶界移动及气孔长大与相转机历程进展出异步的特点，即存在一个热管制工艺窗口，既可终端板条组织细化，又能有用扼制晶界α相富集及气孔复现。为此，考虑东说念主员机要隘哄骗了这一工艺窗口，发明了瑕疵与组织分法子控的NAMP新工艺（Net-Additive Manufacturing Process），最终制备脱险些无气孔的近Net-AM Ti-6Al-4V合金。NAMP工艺智力主要包括用于撤消微孔的热等静压 (HIP) 以及随后用于收复增材制造微不雅结构的高温短时 (HTSt) 热管制具有细小的马氏体板条，不错告捷地使钛合金收复险些无空闲的Net-AM显微组织。

5、Nature：基于一语气液体界面时候分娩制造特定局势的颗粒

2024年3月13日，来自好意思国斯坦福大学的Joseph M. DeSimone等考虑者先容了一种可推广的且高分辨率的3D打印时候，用于基于卷对卷一语气液界面分娩(r2rCLIP)的局势特定颗粒的制造。关系论文以题为Roll-to-roll， high-resolution 3D printing of shape-specific particles于2024年03月13日发表在Nature上。

考虑探讨了高分辨率3D打印时候，止境是CLIP（一语气液界面分娩）方法在渺小结构制造中的应用。考虑团队开发了一种名为r2rCLIP的系统，该系统不错在柔性基底上快速、一语气地打印出具有复杂三维形态的微粒子。通过优化打印参数如光剂量、灰度管制和光学雷同更动等，考虑东说念主员终端了对固化深度的高度限制，减少了过固化知足，并能空洞调整每个体素内的特点。

△Roll-to-roll-CLIP是具有复杂几何局势的粒子的快速制造工艺

考虑探究了不同树脂组合物对于打印效果的影响，展示了从低到高的穿透深度以及相应的固化深度测量斥逐。实验给与了金/钯涂层来增强扫描电子显微镜下的成像质地。同期，作家们参议了若何哄骗桥接测试方法细目树脂的固化特点弧线，从而为采用合适的打印要求提供指点。

这项责任不仅莳植了3D打印时候的精度，也为制造具有特定功能的微米级颗粒铺平了说念路，有望应用于药物寄递、组织工程和其他领域。考虑强调了材料特点的采用对于告捷终端高分辨率打印的伏击性，包括光折射与衍射、穿透深度及凝胶化所需的要害曝光剂量等因素。

6、Nature：新式环保3D打印材料冲突——哄骗自然要素终端高效可逆光团员

2024年5月15日，南极熊获悉，来自伯明翰大学的考虑者们通过真空光团员的方法对光致团员树脂进行增材制造，不错终端定制3D打印零件的快速制造。他们的考虑还是发表在Nature上，题目为A renewably sourced， circular photopolymer resin for additive manufacturing。

考虑者们冷落了一种创新的3D打印材料，通过使用含有应变环二硫化物（如自然起原的α-硫辛酸）的树脂体系，在保抓弥散高的二硫化物浓度以支抓快速固化的同期，幸免了传统添加剂带来的不可逆性问题。考虑东说念主员将α-硫辛酸与可抓续资源繁衍的山梨醇和薄荷醇勾搭，制备出两种化合物——山梨醇硫辛酸酯（IsoLp2）行为多价交联剂，以及薄荷基硫辛酸酯（MenLp1）行为反馈型稀释剂。这两种物资羼杂后变成雄厚的打印树脂，其中MenLp1起到了雄厚作用，靡烂了IsoLp2在储存时期因自交联而凝胶化。

△光固化树脂的3D打印偏激回收哄骗

该树脂系统不仅进展出邃密的环境雄厚性，而且其合成历程也谈判到了绿色化学原则，给与更安全、毒性较低的试剂和溶剂。这种新材料使得3D打印件不错在光照下发生可逆的团员反馈，为异日的回收再哄骗提供了可能性，况且减少了对环境的影响。此外，时候还展示了优异的打印精度和机械性能，有望股东3D打印行业的进一步发展。

7、Nature：微纳3D打印可打针超声传感器，用于颅内生理信号监测

2024年6月5日，华中科技大学臧剑锋陶冶、姜晓兵陶冶以及新加坡南洋理工大学陈晓东陶冶团队联袂调和，研发出一种创新式可打针超声凝胶传感器，有望克服传统有线传感器存在的感染风险和术后并发症等问题，同期幸免现存无线电子传感器体积过大、无法体内降解等临床应用挑战。关系考虑恶果以Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals为题在线发表于Nature期刊。

考虑团队瞎想并制造了一种新式传感器结构，名为"超声超凝胶"，是由双辘集交联的水凝胶基质和里面周期性陈列的空气孔说念构成，体积仅为2×2×2mm3。这种可打针传感器是考虑团队给与摩方精密面投影微立体光刻(PμSL)3D打印时候(nanoArch® S140，精度：10 μm)加工模具后，经水凝胶翻模制备而成。经过狡计机模拟结构优化，该特殊结构在8-10MHz频段具有声学带隙，对入射超声波有很强的反射身手。凝胶材料均给与生物相容性且可降解材料制成，打针入体约1个月后可当然降解，无需再次开颅取出。

△可打针、可降解的超凝胶超声传感器瞎想旨趣--基于超声反射的超凝胶无线颅内生理传感器清楚图。

8、Nature：新式3D打印弹性体材料冲突强度与韧性极限

2024年7月，浙江大学化学工程与生物工程学院谢涛、吴晶军考虑团队最近3D打印出一根“超等橡皮筋”，它能拉伸到本人长度的9倍以上，直径约1毫米的“身躯”能拿起一包10公斤的大米，其性能远超其他3D光固化打印弹性体。他们的考虑恶果还是发表在Nature上，题目为3D printable elastomers with exceptional strength and toughness。

考虑东说念主员开发了一种用于3D打印的光固化树脂，该树脂能生成具有超卓强度和韧性的弹性体。通过引入动态共价键，这种材料允许辘集拓扑重构，促进了层级氢键（止境是酰胺氢键）、微相分离及互穿聚蚁合构的变成，这些特点共同作用赋予了材料特等的机械性能。经热后固化6小时，弹性体的拉伸强度达到了94.6 MPa，韧性为310.4 MJ m^-3，远超现存3D打印弹性体。

△“超等橡皮筋”拉伸前后对比图。左图为拉伸前，右图为拉伸后。

此材料在汽车、建筑、花费居品等传管辖域以及微流控、软机器东说念主、可穿着电子和医疗器械等新兴领域有着普通应用远景。考虑团队来自浙江大学、上海交通大学等多个机构，其恶果有望股东3D打印时候在大鸿沟制造中的应用。

9、Nature：声光勾搭，动态界面3D打印时候打造异日制造新范式

2024年10月30日，南极熊获悉，来自澳大利亚的考虑学者冷落了一种新的3D打印方法——动态界面打印，哄骗声学调制的受限气液鸿沟，在几十秒内快速生成厘米级的3D结构。他们的考虑恶果还是发表在Nature上，题目为Dynamic interface printing（动态界面打印）。

体积打印时候因其大略快速制造目田浮动且各向同性的结构而受到普通脸色，但这种方法通常面对着对专科光学系统或特殊材料配方的需求，从而终端了其更普通的应用。来自澳大利亚墨尔本大学的考虑团队冷落了一种全新的3D打印时候——动态界面打印（Dynamic Interface Printing， DIP）。该时候哄骗一个洞开底部并密封透明玻璃窗口顶部的空腹打印头，通过声学运转产生受控的气-液界面，以此来终端物体的快速生成。这一创新方法不仅幸免了传统时候中所需的复杂反馈系统和特定化学物资，而且大略在几秒钟到几十秒的时刻范围内完成厘米级别的3D结构打印。

△DIP创新方法哄骗空腹打印头和缓液弯月面，通过治愈气压和声波终端高速、无层的3D打印

DIP的独有之处在于大略动态治愈打印头内的压力，从而允许在打印历程中限制弯液面的局势和位置。这种调制不错是固定的，变成静态弯月面，但是也不错在振幅和频率范围内对界面进行声学调制，以变成毛细重力波。弯月面在职何给定时刻的精准位置由打印头的垂直位置、打印头内的静态空气压力以及声调制的振幅和频率的重迭决定。这种摇荡致动不错一语气激活或者在投影之间瞬时激活。

这种全新的3D打印方法，不仅克服了现存时候的速率瓶颈，还拓展了适用材料的范围，止境是对于软质和生物关系材料的支抓。此外，DIP时候展现出了在无需专用化学物资或光学反馈系统的要求下，快速生成大肆无撑抓结构的身手，这对于高存活率的组织工程、鸿沟化分娩和快速原型制作等领域具有伏击真谛。

10、Nature：3D 打印赋能鸟类腾飞机制考虑，助力新式仿盼望器东说念主 RAVEN的制造

2024年12月4日，来自瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的考虑东说念主员在Nature上发表了对于仿盼望器东说念主 RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments) 的最新考虑恶果，题目为Fast ground-to-air transition with avian-inspired multifunctional legs。此机器东说念主效法鸟类，大略行走、跨越和遨游，并哄骗受鸟类启发的腾飞机制，终端了高效的空中-大地过渡。3D 打印时候在 RAVEN 的制造历程中施展了要害作用，赋能了这项冲突性考虑。

RAVEN 的中枢创新在于其受鸟类后肢启发的仿生腿部机构，与复杂的鸟类腿部结构不同，RAVEN 的腿部瞎想简化到只消臀部、踝部和脚部三个主要部分，并通过限制臀部和踝部要津来终端行走、跨越和遨游等多种通顺模式。

△受鸟类启发的机器东说念主瞎想和功能

为了终端这一瞎想，考虑东说念主员大齐应用了 3D 打印时候。RAVEN 的很多要害部件，包括齿轮箱、腿部连结件、脚部结构以及机身框架等，齐是使用3D打印机Ultimaker S5以及高韧性PLA材料制成的。这种制造情势不仅不错快速构建复杂的几何局势，还大略凭据需要调整瞎想参数，从而优化机器东说念主的性能。举例，RAVEN 的脚部瞎想给与了扁平足结构，并通过 3D 打印时候在脚趾处集成了被转化性要津，以增强其在陆地通顺和大地-空中过渡历程中的雄厚性和纯真性。此外，3D 打印还使得考虑东说念主员大略快速迭代瞎想，并在实验中握住改进 RAVEN 的性能。

总结

在2024年，Science和Nature两大顶尖学术期刊共发表了十篇聚焦于增材制造（即3D打印）领域的冲突性考虑，这些考虑拓展了时候鸿沟、预示着制造业的异日。考虑涵盖了从新式材料开发、超快打印时候到生物兼容性应用等多个方面；探索了增材制造在软机器东说念主、医疗开导、电子元件等前沿科技中的后劲；展示了该时候若何改换咱们分娩和使用复杂定制化居品的模式。跟着这些新时候渐渐走向交易化白鹿 ai换脸，一个愈加纯真高效且可抓续发展的制造行业正在成型。