日前，媒體(ti) 記者采訪了數拉來自全球一流大學諸如加州大學伯克利分校、克蘭(lan) 菲爾德大學、伯明翰大學和哥倫(lun) 比亞(ya) 大學等大學的教授，請他們(men) 向我們(men) 介紹一些新的增材製造研究發展以及他們(men) 希望在2019年看到的進步，讓我們(men) 深入了解了2019年對增材製造業(ye) 的看法。

在增材製造/3D打印的研究中的工作進展？

RMIT大學工程學院Kate Fox教授：

在RMIT大學的增材製造中心，我們(men) 在增材製造方麵進行了大量的研究工作，涉及一係列行業(ye) 和合作夥(huo) 伴，旨在設計和製造更好的3D產(chan) 品。

我們(men) 在醫學植入物方麵擁有強大的研究主題，我們(men) 發現我們(men) 的基於(yu) 晶格的醫療植入技術可以設計成在應力和應變特性方麵更好地類似於(yu) 硬組織。我們(men) 也在研究開發新的植入材料，包括新鈦合金，甚至是用於(yu) 生物界麵的新材料，如金剛石。我們(men) 繼續沿著即時植入技術的道路前進，我們(men) 的目標是在很短的時間內(nei) 製造和打印植入物。在醫療應用之外，我們(men) 還在研究Inconel晶格的特性以及複層和修複技術。

在Kate Fox博士的研究中，一個(ge) 用於(yu) 金剛石塗層的空心3D打印鈦立方體(ti) 。

加州大學伯克利分校機械工程係Hayden Taylor教授：

我們(men) 與(yu) 勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室的合作夥(huo) 伴一起展示了一種新的3D打印流程，其靈感來自計算機斷層掃描（CT）原理。CT廣泛用於(yu) 3D成像，但在製造過程中還沒有得到廣泛應用。

通過我們(men) 的新工藝，計算軸向光刻（CAL），我們(men) 已經證明，通過將材料暴露於(yu) 來自不同角度（通常> 1000個(ge) 投影）的光投影中，可以在光聚合物中快速創建3D對象。優(you) 點包括能夠打印比基於(yu) 層的工藝更廣泛的材料（從(cong) 非常高粘度的樹脂到軟水凝膠）；能夠在沒有固體(ti) 支撐的情況下打印懸垂結構（液體(ti) 是支撐物;我們(men) 已經證明沒有支撐跨度可達25毫米）；以及在預先存在的固體(ti) 物體(ti) 周圍打印的能力。這項研究的論文刊登在《Science》上。

加州大學伯克利分校用新3D打印方法打印出來的“思想家”塑像。

美國國立大學醫學和牙科功能材料係Paul Dalton博士：

我致力於(yu) 高分辨率3D打印具有微尺度特征的物體(ti) ，使用一種稱為(wei) “熔融電解（來自靜電寫(xie) 入）”的技術。它使用電流體(ti) 動力學現象，通過給流體(ti) 充電以防止噴射破裂，允許以低流速建立流體(ti) 柱。當使用熔體(ti) 時，這些流體(ti) 噴嘴冷卻並固化成微觀結構，這是微擠出技術無法實現的。例如，FDM的最小打印分辨率約為(wei) 50μm，而熔融電解能力可以從(cong) 0.8μm到100μm不等，並且在使用單個(ge) 噴嘴進行打印時會(hui) 改變此尺寸。它是一種新型的增材製造技術，具有令人振奮的未來，特別適合於(yu) 生物醫學工程和過濾應用的多孔對象。

波士頓大學機械工程係Will Boley教授：

最近，我參與(yu) 了各種非常令人興(xing) 奮的項目，為(wei) 軟機器人、電子和光學設備打印新材料和設備。這些項目包括用作強軟驅動器的液晶彈性體(ti) 、軟導體(ti) 的混合3D打印，用於(yu) 軟電子的剛性集成電路元件，以及用於(yu) 光學應用結構的高運行溫度直接墨水寫(xie) 入（HOT-DIW）。

克蘭(lan) 菲爾德大學Filomeno Martina博士：

在2018年，我們(men) 在各種金屬合金中生產(chan) 了幾種大型初級結構。最重要的成果包括一個(ge) 2米x 1.5米x 0.5米的航空航天框架，采用Ti64製造，采用創新的局部屏蔽裝置，帶有集成的專(zhuan) 有監控傳(chuan) 感器，如在原位沉積和實際沉積期間能夠監控其形狀的激光幹涉儀(yi) 。

此外，還建造了一個(ge) 用於(yu) 下一代航天器的原型壓力容器，高度為(wei) 1米，質量為(wei) 40千克，並成功進行了測試。所有這些部件都是使用我們(men) 自己開發的新CAM軟件編程和構建的。重點是刀具軌跡的自動生成，以及所有工藝參數的自動計算，這些參數都是圍繞刀具軌跡本身變化的，達到100%的密度，無缺陷，並根據CAD文件正確的幾何形狀。

這在大規模增材製造領域是聞所未聞的，它是快速工業(ye) 化提升所需的關(guan) 鍵因素。否則，AM運營商需要數年才能學會(hui) 如何成功製造這些大型零件。今年，我們(men) 將通過我們(men) 新推出的WAAM3D將這款新軟件和高級硬件商業(ye) 化，將15年的專(zhuan) 業(ye) 知識傳(chuan) 授給所有希望打造優(you) 質金屬零件的人。

密歇根理工大學Joshua M. Pearce教授：

去年，密歇根技術開放可持續發展技術研究小組繼續使用開源3D打印機製造高端科學設備，如低成本微操縱器和半導體(ti) 槽模沉積係統。後者可以用25美分的3D打印部件取代4000美元的設備。我們(men) 還完成了一項關(guan) 於(yu) 3D打印部件化學兼容性的主要研究，因此它們(men) 可用於(yu) 在潔淨室中的極端環境中進行更高級的化學反應。

另一方麵，我們(men) 已經做了很多工作，使用再生材料更容易進行3D打印。我們(men) 開發了一款3D打印的設備，稱為(wei) RepRapable recyclebot，它可以將廢塑料變成有價(jia) 值的高質量3D打印長絲(si) 。這具有很大的經濟意義(yi) ，就像我們(men) 將3D打印電子廢物放入昂貴的相機設備中。

為(wei) 了供給這個(ge) 係統並允許複合材料（如廢木塑料複合材料），我們(men) 還製作了一個(ge) 開源的3D打印造粒機。可以使用熔融顆粒製造的3D打印機直接從(cong) 回收的顆粒，再研磨中進行打印。這種係統將3D打印材料的成本降低到每公斤僅(jin) 幾美分，這對發展中國家和人道主義(yi) 危機應對以及打印大型物體(ti) 尤為(wei) 重要。

伯明翰大學冶金與(yu) 材料加工學院Moataz Attallah教授：

功能結構和材料的增材製造開始顯示其潛力。使用4D打印生成結構，從(cong) 形狀和材料兩(liang) 方麵利用其功能。4D打印涉及使用3D打印來生成在受外部刺激影響時隨時間變化的結構。因此，打印材料需要是功能性（智能）材料。

2016年，我們(men) 發表了關(guan) 於(yu) 形狀記憶合金（TiNi合金）的AM的報告。由於(yu) 發生相變，TiNi合金在暴露於(yu) 溫度時會(hui) 改變形狀，這在以前是用於(yu) 致動器和自擴張/充氣結構的材料。使用3D打印，我們(men) 可以創建更複雜的結構。繼這項工作之後，我們(men) 獲得了EPSRC的資助，致力於(yu) TiNi基支架合金的3D打印;這些結構會(hui) 在動脈中膨脹，以清除狹窄。

我們(men) 還一直致力於(yu) 磁性材料的3D打印，用於(yu) 量子計量應用的磁屏蔽。

我們(men) 還發布了一些關(guan) 於(yu) 藥物分配醫療植入物3D打印的報告。

紐約哥倫(lun) 比亞(ya) 大學機械工程與(yu) 數據科學Hod Lipson教授

我們(men) 將研究重點集中在兩(liang) 個(ge) 相對商業(ye) 化的領域，一個(ge) 領域是食品打印——特別是多種成分，結合使用激光烹飪。雖然食品打印仍處於(yu) 初期階段，但我相信它是AM的理想選擇：複雜、按需消費和家庭。事實上，大多數人不在家製造任何東(dong) 西，但每個(ge) 人都在製作食物。當您將健康應用與(yu) 生物識別和個(ge) 人醫學相結合時，這尤其令人興(xing) 奮。

我們(men) 關(guan) 注的第二個(ge) 領域是使用嵌入式電子設備進行打印。製造複雜的集成功能係統而不是無源部件是一項具有挑戰性且超越行業(ye) 視野的挑戰。但一旦解決(jue) 了這個(ge) 問題，我們(men) 就可以開辟許多新的應用。

此外，AI和AM的結合是天作之合，許多CAD公司正在探索這個(ge) 問題，這塊蛋糕很大。

由藍色激光烘烤的麵團。

華盛頓州立大學機械與(yu) 材料工程學院Amit Bandyopadhyay教授：

在過去的三十年中，AM或3D打印技術的開發專(zhuan) 注於(yu) 在一個(ge) 製造操作中生產(chan) 簡單和複雜的形狀。在某些情況下使用拓撲優(you) 化可以將多個(ge) 部件合並為(wei) 一個(ge) 部分。但是，在大多數情況下，這些部件可以通過傳(chuan) 統的製造工藝製造（可能使用多個(ge) 步驟），AM主要在小批量生產(chan) 或設計優(you) 化上節省時間。

2019年和下一個(ge) 十年將看到AM應用於(yu) 無法完成的領域，在這些領域，零件實際上是為(wei) AM設計的，並且是在一次操作中製造的。這將在多材料AM的幫助下發生，其中零件內(nei) 的成分將根據所需的特性/性能而變化。在我們(men) 的工作中，我們(men) 正在研究如何使用AM操作將多種金屬/合金或金屬與(yu) 陶瓷合並在一起。如果成功，這種方法將消除目前實踐的不同金屬部件的各種連接操作。我堅信這就是AM在未來十年的發展方式。

希望在2019年看到增材製造/ 3D打印的哪些進展？

RMIT大學工程學院Kate Fox教授：

在2019年，我希望在增材製造中看到更多的創造力和專(zhuan) 利，特別是在醫療設備和植入物方麵。隨著新材料和設計不斷湧入學術文獻，我希望看到更多的活體(ti) 評估技術和學術界以外的研究。這些3D打印植入物如何在人體(ti) 內(nei) 長期存在仍然是未知數。

加州大學伯克利分校機械工程係Hayden Taylor教授：

我認為(wei) ，更先進的軟件以複雜的方式規劃和控製光聚合物3D打印過程的時機已經成熟。雖然我希望人們(men) 對聚合物的增材製造技術越來越感興(xing) 趣，但更成熟的基於(yu) 層的光聚合物3D打印工藝肯定會(hui) 繼續受到很多關(guan) 注。最近在加工技術（例如雙波長引發/抑製交聯反應）方麵取得了一些令人興(xing) 奮的進展，這可能會(hui) 推動軟件開發。流程規劃算法的一些機會(hui) 可能包括在組件邊緣進行時間上不斷變化的灰度照明以減少“階梯”效應，以及接近校正算法，以便創建具有高度異構特征尺寸和空間密度的對象（類似於(yu) 用於(yu) 半導體(ti) 光刻的軟件）。我認為(wei) 這個(ge) 領域有獨立軟件開發人員和開源貢獻的空間。我還期望在工藝技術方麵看到很多創新，以在基於(yu) 層的光聚合物打印中實現多材料圖案化。

美國國立大學醫學和牙科功能材料係Paul Dalton博士：

我很高興(xing) 看到增材製造技術更加多樣化，而不是對那些已經建立數十年的技術進行逐步改進。從(cong) 學術角度來看，新的增材製造技術對於(yu) 在各種應用中開辟新的利基至關(guan) 重要。一個(ge) 例子便是CLIP / DLS的出現，它幾年前從(cong) 一所大學裏出現，幫助初創公司迅速發展起來——Carbon3D已經開發出適用於(yu) 工業(ye) 應用的CLIP / DLS。

波士頓大學機械工程係Will Boley教授：

今年，我希望看到更具複雜性和自主性的刺激響應材料（即4D打印）的進步。我還希望通過實踐經驗將功能性3D打印帶到教室。

克蘭(lan) 菲爾德大學Filomeno Martina博士：

在2019年，我們(men) 將在幾個(ge) 方麵努力：教育，2019年9月推出全新的金屬增材製造理學碩士（在Erasmus +的支持下）；我們(men) 的技術商業(ye) 化，使我們(men) 的廉價(jia) 大規模工藝可用於(yu) 工業(ye) 。我們(men) 將繼續開發新方法，以實現優(you) 於(yu) 偽(wei) 造的屬性；開發下一代定向能量沉積工藝，以達到10公斤/小時的淨幾何形狀；我們(men) 還在研究基於(yu) 物理的資格框架，該框架將避免昂貴的配置控製方法。使用我們(men) 的新方法，應該可以更快，更便宜地獲得資格認證，同時獲得工業(ye) 化的好處。

密歇根理工大學Joshua M. Pearce教授：

在2019年，我希望看到免費和開源的3D打印設計數量持續呈指數增長。隨著這些設計的激增和複雜性的增加，它將繼續推動所有公司的銷售，特別是那些為(wei) 實際分布式製造提供桌麵係統的公司。

我也認為(wei) 我們(men) 將開始看到許多新的市場開放。例如，3D打印機將在理療和職業(ye) 治療辦公室以及養(yang) 老院將更加普遍，針對關(guan) 節炎患者的定製適應性輔助設備。看起來這也是顆粒打印機的突破年，它可以直接從(cong) 碎片廢料和顆粒上進行3D打印，成本比細絲(si) 低4-20倍。我希望在學術文獻和各種3D打印機的商業(ye) 文獻中看到許多不同的新材料。

伯明翰大學冶金與(yu) 材料加工學院Moataz Attallah教授：

我希望看到3D打印係統的成本大幅下降，使許多發展中國家能夠使用這項技術。我曾在幾個(ge) 國家參加過3D打印論壇，好些國家覺得投資昂貴的3D打印不太現實，比如巴西、埃及。我希望機器開發人員考慮如何使技術更實惠。

我還希望更好地處理金屬3D打印的浪費問題——金屬粉末難以回收，甚至難以分離。我希望看到製造商、粉末生產(chan) 商與(yu) 學者和科學家一起努力，開發零廢粉的增材製造方法。這些機器的浪費極難處理，包括在水或油基過濾器中形成的汙泥，以及不能再循環的粉末。

紐約哥倫(lun) 比亞(ya) 大學機械工程與(yu) 數據科學Hod Lipson教授：

更便宜的金屬3D打印。

華盛頓州立大學機械與(yu) 材料工程學院Amit Bandyopadhyay教授：

我希望看到CAD用於(yu) 多材料AM的進步。我還希望看到AM技術中嵌入更多的機器學習(xi) 方法。