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德國(guó)Fraunhofer 研究所（Fraunhofer ILT）與合作伙伴Rapid Shape 公司正在研發(fā)一種新的光固化3D打印技術(shù)-TwoCure，該技術(shù)的特點(diǎn)是不需要為樹脂3D打印零件添加支撐結(jié)構(gòu)。免去添加支撐結(jié)構(gòu)不僅能夠節(jié)省用戶的CAD模型準(zhǔn)備時(shí)間，還將使光固化3D打印零件的后處理步驟進(jìn)一步簡(jiǎn)化。 目前，TwoCure3D打印技術(shù)的研發(fā)有了新的進(jìn)展，除了對(duì)該3D打印工藝本身進(jìn)行完善之外，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)基于TwoCure工藝的3D打印設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化集成。本期，我們共同了解一下Fraunhofer 研究團(tuán)隊(duì)在這方面取得的進(jìn)展。 將集成自動(dòng)化后處理工藝 TwoCure 通過光與冷相互作用形成零件，該工藝與已廣泛使用的SLA 3D打印技術(shù)類似，也是通過光刻曝光使光敏樹脂材料逐層固化。TwoCure 與SLA 3D打印技術(shù)的不同之處是零件不需要添加支撐結(jié)構(gòu)。 [圖片] TwoCure 3D打印原型機(jī)，圖片來源：Fraunhofer ILT TwoCure 3D打印過程中，在溫暖的光的照射下，打印零件被固化。 同時(shí)，冷卻的空間使逐層創(chuàng)建的熱固性組分與樹脂一起凍結(jié)成塊狀，就像蠟一樣。這些蠟狀的包裹材料，將在打印件取出之后，在室溫下進(jìn)行熔化。零件在經(jīng)過簡(jiǎn)單的清潔與后期固化后即可使用。 [圖片] 包裹著蠟狀材料的3D打印樣件，圖片來源：Fraunhofer ILT 目前，TwoCure3D打印設(shè)備的原型機(jī)已經(jīng)推出，F(xiàn)raunhofer 研究團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)基于TwoCure 3D打印設(shè)備的自動(dòng)化工藝。在集成了自動(dòng)化技術(shù)之后，通過TwoCure 技術(shù)3D打印的零件將被自動(dòng)移出打印設(shè)備，并放置到熔化架上，將外包裹的蠟狀材料熔化掉。團(tuán)隊(duì)的計(jì)劃是將自動(dòng)化功能擴(kuò)展到接下來的清潔和后期固化環(huán)節(jié)中，自動(dòng)完成從3D打印到打印后處理的全過程，使得用戶只需對(duì)虛擬打印任務(wù)進(jìn)行管理，而具體的3D打印工作交給自動(dòng)化工藝去完成。 Review TwoCure 研發(fā)團(tuán)隊(duì)旨在通過兩種方式提升光固化3D打印技術(shù)的效率。一種是工藝本身無需添加支撐，這一改進(jìn)將節(jié)省打印準(zhǔn)備時(shí)間以及簡(jiǎn)化后處理步驟。在TwoCure 技術(shù)誕生之前，由于樹脂材料的結(jié)構(gòu)脆弱，如果在打印時(shí)不添加支撐結(jié)構(gòu)則會(huì)產(chǎn)生倒塌。添加支撐結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)用戶應(yīng)用3D打印造成一定困擾，因?yàn)橛脩粜枰獙?duì)CAD模型進(jìn)行額外的準(zhǔn)備，并花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行零件的后處理。 另一種方式是將TwoCure 3D打印設(shè)備與自動(dòng)化集成，通過自動(dòng)化完成從零件打印到后處理的整個(gè)工藝流程。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，集成自動(dòng)化技術(shù)也是光固化3D打印技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，光固化3D打印領(lǐng)域陸續(xù)推出了自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，例如3D Systems 的Figure 4，其中一個(gè)版本是包含了自動(dòng)化材料處理和集中后處理的生產(chǎn)型設(shè)備；黑格科研發(fā)了可通過模組與機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)柔性產(chǎn)量擴(kuò)展的3D打印自動(dòng)化生產(chǎn)線Ultracraft Mass。

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Digital Metal(數(shù)字金屬)是瑞典金屬粉末生產(chǎn)集團(tuán)Hoganas Group的一部分，該公司推出了3D金屬打印的全自動(dòng)生產(chǎn)理念。 [圖片] 去年，Digital Metal開始生產(chǎn)DM P2500，這是一種高精度的粘合劑噴射金屬3D打印機(jī)，可以大規(guī)模生產(chǎn)定制微小物件和高精度部件。該公司聲稱，它可以以每小時(shí)100立方厘米的速度打印42微米的層。到目前為止，這種粘合劑噴射技術(shù)已經(jīng)使30多萬個(gè)部件得以生產(chǎn)。數(shù)臺(tái)數(shù)字金屬DM P2500 3D打印機(jī)正在連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)的系列產(chǎn)品多達(dá)4萬件。 現(xiàn)在，事情正在改變。雖然Digital Metal將繼續(xù)為新客戶和現(xiàn)有客戶提供3D打印服務(wù)，但它現(xiàn)在也在生產(chǎn)過程中增加了自動(dòng)化。 [圖片] Digital Metal的總經(jīng)理拉爾夫?卡爾斯特羅姆(Ralf Carlstrom)表示:“多數(shù)AM技術(shù)的自動(dòng)化程度非常低。”“我們的目標(biāo)是改變這種狀況。通過新的無手動(dòng)生產(chǎn)線，我們的客戶可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。幾乎所有的人工密集的工作都可以被消除，此外，在清洗機(jī)器中去除的粉末可以在過程中循環(huán)使用，從而減少浪費(fèi)。正如我們所見，數(shù)字金屬技術(shù)現(xiàn)在可用于大批量零件的連續(xù)生產(chǎn)。 據(jù)Digital Metal公司介紹，大部分工序?qū)⒂蓹C(jī)器人來完成，這將“消除幾乎所有的手工工作，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。”機(jī)器人將用構(gòu)建框加載3D打印機(jī)，然后移動(dòng)這些框進(jìn)行后期處理。粉末去除的后處理自動(dòng)化是由cnc控制的粉碎機(jī)和拾取機(jī)器人來完成的。一旦剩余的金屬粉末被去除和回收，這些零件就會(huì)被放置在燒結(jié)板上。然后，主機(jī)器人將板材移動(dòng)到燒結(jié)爐上，分批進(jìn)行脫粘和燒結(jié)，或者連續(xù)生產(chǎn)。 Digital Metal稱，在粉末去除過程中引入自動(dòng)化是邁向完全自動(dòng)化生產(chǎn)的第一步。在脫粉過程中，cnc控制的運(yùn)動(dòng)是基于打印過程的信息。所有去除的粉末被收集和回收，沒有任何性能退化。 “我們相信，我們獨(dú)特的技術(shù)具有巨大潛力，”拉爾夫?卡爾斯特羅姆(Ralf Carlstrom)表示。“它不僅速度快、性價(jià)比高，而且能夠創(chuàng)造出復(fù)雜、高度細(xì)致、材料選擇廣泛的設(shè)計(jì)。”

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猶他大學(xué)(University of Utah)的一個(gè)生物醫(yī)學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種3D打印細(xì)胞的方法，利用改良的3D打印機(jī)和從脂肪組織中提取的干細(xì)胞，制造出韌帶和肌腱等人體組織。 根據(jù)一篇發(fā)表在《組織工程雜志》C部分:方法》上的新論文，遭受肌腱、韌帶或椎間盤破裂之苦的人可以簡(jiǎn)單地將新的替換組織打印出來并最終植入受損區(qū)域。 [圖片] 目前，病人的替換組織可以從病人身體的其他部位獲取，有時(shí)也可以從尸體上獲取，但質(zhì)量可能較差。這種3D打印技術(shù)可以解決這些問題。 “它將允許患者在沒有額外手術(shù)的情況下接受替代組織，而無需從其他部位收集組織，這些組織有其自身的問題來源，”猶他大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程助理教授羅比鮑爾斯說，他與前U生物醫(yī)學(xué)工程碩士生David Ede共同撰寫了該論文。 經(jīng)過兩年研究的3D打印方法涉及從患者的脂肪組織中取出干細(xì)胞并將其打印在水凝膠表面上，形成肌腱或韌帶，然后在植入之前在體外培養(yǎng)。但這是一個(gè)極其復(fù)雜的過程因?yàn)檫@種結(jié)締組織是由不同細(xì)胞組成的復(fù)雜模式。例如，組成肌腱或韌帶的細(xì)胞必須逐漸轉(zhuǎn)移到骨細(xì)胞，這樣組織才能附著在骨頭上。 鮑爾斯和他的團(tuán)隊(duì)與位于鹽湖城的Carterra公司合作，Carterra公司生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)的微流體設(shè)備，為3D打印機(jī)開發(fā)了一種特殊的打印頭，這種打印頭可以按照人體細(xì)胞所需的控制方式放置。如下圖示，細(xì)胞通過打印機(jī)的微流體通道，停留在水凝膠表面。 [圖片] 鮑爾斯在談到打印過程時(shí)說：“這是一種非常可控的技術(shù)，可以創(chuàng)建以前技術(shù)無法創(chuàng)建的模式和細(xì)胞組織。”“它允許我們非常明確地把細(xì)胞放在我們想要的地方。” 為了證明這一概念，研究小組打印出了能發(fā)出熒光的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞，這樣他們就能看到它們是如何被打印出來的。 鮑爾斯說，這項(xiàng)技術(shù)目前被設(shè)計(jì)用于制造韌帶、肌腱和椎間盤，但“它實(shí)際上可以用于任何類型的組織工程應(yīng)用，甚至整個(gè)器官，”他說。打印頭中的技術(shù)可以適用于任何類型的3D打印機(jī)。

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如今3D打印技術(shù)越來越成熟，但仍然有很多人覺得它不靠譜。最近有一對(duì)瘋狂的荷蘭夫婦，他們收集了大量的塑料垃圾，并把它們變成了3D打印機(jī)可以使用的材料，通過精心的設(shè)計(jì)，把這些塑料3D打印成一輛太陽能電動(dòng)車的車體，并駕駛著這兩車到了南極。 [圖片] 太陽能旅行者 該項(xiàng)目名為Clean2Antarctica，是荷蘭夫婦支持零浪費(fèi)生活方式的一部分。 兩人設(shè)立了一個(gè)目標(biāo)，即收集浪費(fèi)的塑料垃圾并采取一些特殊的措施改變它們。他們最終落實(shí)的想法是使用塑料廢物來建造能夠?qū)⑺鼈凃?qū)趕到南極的太陽能電動(dòng)汽車。 當(dāng)然，南極那里已經(jīng)有電動(dòng)雪地摩托車，但對(duì)于這個(gè)獨(dú)特的項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)需要跳出固化思維思考。 為了用塑料廢料建造“太陽能旅行者”，這對(duì)夫婦設(shè)計(jì)了一種新的六角形積木，稱為HexCore，采用再生材料。 [圖片] 根據(jù)團(tuán)隊(duì)的說法：“我們將碎片切碎并融入到為3D打印機(jī)供給的線材中。然后我們將其提升到了一個(gè)新的水平，并使用廢棄工廠的再生顆粒在工業(yè)規(guī)模上進(jìn)行。使用40臺(tái)3D打印機(jī)，我們打印了4000個(gè)HexCores。這是一款靈感來自蜂巢的積木，設(shè)計(jì)輕盈而堅(jiān)固。” 然后將這些構(gòu)件組合在一起以形成其電動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)。一旦太陽能旅行者的外殼被創(chuàng)建，其余的技術(shù)就完成了。太陽能旅行者最終由一輛牽引一對(duì)兩輪拖車的四輪越野車組成。 拖車支持10個(gè)雙面太陽能電池板，還可存儲(chǔ)物資，包括47天的食物。 [圖片] 盡管如此，該團(tuán)隊(duì)還沒有拖著沉重的水。相反，他們會(huì)用周圍的冰來喝水。冰將在六個(gè)太陽能真空管中熔化。 駕駛室內(nèi)還安裝了紅外線窗戶，有助于吸收陽光并保持駕駛室溫暖。 太陽能旅行者的重量為1,485千克，考慮到保持太陽能旅行者移動(dòng)并保持這對(duì)夫婦活著所需的裝備，它相對(duì)輕巧。 太陽能旅行者長(zhǎng)16米，以8公里/小時(shí)的速度前行。這種緩慢的速度使太陽能電池板產(chǎn)生的電力效率最大化。 如團(tuán)隊(duì)所解釋的那樣，設(shè)計(jì)當(dāng)然不是沒有一些技術(shù)挑戰(zhàn)：“駕駛南極洲需要?jiǎng)?chuàng)造性思維。我們?nèi)绾纹≡谘┑厣匣蛱峁╋嬘盟课覀內(nèi)绾闻c任務(wù)控制中心溝通？十個(gè)太陽能電池板為發(fā)動(dòng)機(jī)提供恒定功率，真空管可以融化冰。它的重量輕，分布在特殊的車輪上，使駕駛更加高效。太陽能旅行者起初是一個(gè)塑料拼圖，現(xiàn)在是為南極洲建造的高科技汽車。“ 該團(tuán)隊(duì)最終解決了太陽能旅行者的所有問題，這得益于冰島的一次震動(dòng)。 太陽旅行者的旅程 在五周內(nèi)，該團(tuán)隊(duì)將從他們的Antartica大本營(yíng)出發(fā)并開車前往南極。從那里，他們將直接返回，完成2400公里的旅程。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，旅程應(yīng)持續(xù)約30天。 一路上他們將忍受-30C的夏季溫度和24小時(shí)的陽光，盡管最后一部分可能是一件好事。 如果你問為什么選擇Antartica？那么你并不孤單。太陽能比賽一直在美國(guó)，歐洲和亞洲發(fā)生。但是Antartica對(duì)球隊(duì)的使命具有特殊的意義。 他們解釋說：“南極洲擁有世界上90％的冰，并且不屬于任何人。法律是零浪費(fèi)，使其成為零浪費(fèi)冒險(xiǎn)的理想目的地。我們可以向南極洲學(xué)習(xí)并確保它保持這種狀態(tài)。我們還希望提高對(duì)南極條約的認(rèn)識(shí)。如果不在2048年延長(zhǎng)，非洲大陸將開放進(jìn)行商業(yè)開發(fā)。”

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2018年10月11日，奧地利電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)開發(fā)商Easelink正在與國(guó)際先進(jìn)的聚合物供應(yīng)商igus合作。這家奧地利公司是一家自動(dòng)導(dǎo)電充電技術(shù)的開發(fā)商，他們稱之為Matrix充電。 Easelink需要一種廉價(jià)而有效的方法來測(cè)試矩陣充電系統(tǒng)中使用的各種齒輪。Igus為Easelink提供3D打印專業(yè)知識(shí)，3D打印各種齒輪，以測(cè)試可靠性和耐用性。 [圖片] △Matrix充電系統(tǒng)和igus的3D打印齒輪。圖片來自igus 電動(dòng)汽車無線充電 Easelink的電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)有兩個(gè)部分：充電連接器和充電板。Matrix墊安裝在地板電網(wǎng)上，充電連接器安裝在電動(dòng)車輛下方。 當(dāng)車輛停放在矩陣充電板上時(shí)，車輛下方的充電連接器降低以將其自身附接到供電墊，墊和連接器之間的通信通過安全的無線連接進(jìn)行。 [圖片] Easelink的創(chuàng)始人HermannStockinger表示，“通過Matrix，電動(dòng)汽車可以自動(dòng)充電，無需電纜-這種智能技術(shù)可以在沒有用戶干預(yù)的情況下自行運(yùn)行。從停車場(chǎng)或駕駛車道到私人停車場(chǎng)或鐵路交叉口-任何時(shí)候都可以用來為電動(dòng)車輛充電。” Matrix充電系統(tǒng)使用傳導(dǎo)方法為車輛充電，提供43kW（DC）或22kW（AC）的功率。 [圖片] 3D打印齒輪 igus有一個(gè)在線配置器，一旦用戶指定齒輪的大小，齒數(shù)和扭矩值，它就會(huì)自動(dòng)生成CAD模型。設(shè)計(jì)齒輪的整個(gè)過程可以在幾秒鐘內(nèi)完成。 Easelink的開發(fā)團(tuán)隊(duì)使用igus的配置器測(cè)試了連接器原型的各種齒輪。 這些齒輪采用SLS 3D打印機(jī)和igus專有的iglidurI6-PL聚合物打印，打印時(shí)間為24-72小時(shí)。由igus開發(fā)的用于SLS3D打印的聚合物粉末可耐受極端溫度（-40至+80℃）。iglidurI6比標(biāo)準(zhǔn)塑料（如聚甲醛（POM））更耐用，彎曲強(qiáng)度為49/38MPa。 使用iglidurI6-PL制造的3D打印齒輪在一百萬次循環(huán)后沒有顯示出明顯的磨損跡象。相比之下，由聚甲醛（POM）制成的銑齒輪在321,000次循環(huán)后磨損，并在621,000次循環(huán)后完全破壞。

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NUST MISIS的科學(xué)家們提出了一種生產(chǎn)超高純度氧化鋁(UHPA)的先進(jìn)方法，這種方法可以使3D打印鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度增加一倍，并將這些產(chǎn)品的特性提高到鈦合金的質(zhì)量。所研制的3D打印改性劑可用于航空航天工業(yè)的產(chǎn)品。 [圖片] 航空航天、海洋和醫(yī)療行業(yè)正在利用鈦、鋁和鋼鐵3D打印的重量、時(shí)間和成本優(yōu)勢(shì)。鋁重量輕(密度2700公斤/立方米)，可塑，彈性模量約70 MPa。這是行業(yè)對(duì)適合3D打印的金屬的主要要求之一；然而，鋁本身并沒有足夠的強(qiáng)度或堅(jiān)固性：即使是合金硬鋁的抗拉強(qiáng)度也是500mpa，布氏硬度HB為20kgf /mm2。 以氮化物和氧化鋁為基礎(chǔ)，通過燃燒得到的改性前驅(qū)體已成為新型復(fù)合材料的基礎(chǔ)。NUST MISiS團(tuán)隊(duì)的研究使用了純度為99.7%的鋁顆粒。通過氧化，與堿反應(yīng)，隨后的鹽酸處理和1450℃的熱煅燒，UHPA中雜質(zhì)，特別是鐵雜質(zhì)的總濃度降低，而堿金屬（K，Na，Li）的濃度則相反，增加了。 [圖片] 研究人員研究了后續(xù)酸和熱處理后雜質(zhì)濃度的演變過程，發(fā)現(xiàn)所提出的方法可以分別從初始純度為99.70%和99.99%的鋁球中生產(chǎn)出純度為99.99%和99.999%的UHPA。 鈦的強(qiáng)度大約是鋁的六倍，所以這種先進(jìn)的方法產(chǎn)生的3D打印鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度是鈦的三分之一。研究人員詳細(xì)介紹了這項(xiàng)技術(shù)，并將研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊《可持續(xù)材料與技術(shù)》(Sustainable Materials and Technologies)上。 [圖片] NUST MISIS有色金屬和黃金學(xué)系的Alexander Gromov教授解釋說:“我們已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)來強(qiáng)化3D打印得到的鋁基復(fù)合材料，我們還通過燃燒鋁粉獲得了創(chuàng)新的前體改性劑。”“燃燒產(chǎn)物-氮化物和氧化鋁-是專門為燒結(jié)支化表面與過渡納米分子之間形成的制備。這是表面的特殊性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，允許粒子牢牢地附著在鋁基體上，從而使得到的復(fù)合材料的強(qiáng)度增加一倍。 據(jù)研究人員介紹，該方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低、實(shí)用性強(qiáng)。目前，該團(tuán)隊(duì)正在新技術(shù)的幫助下測(cè)試原型。

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波音公司與位于印第安納州的制造專家Thermwood公司合作，為波音公司的777X項(xiàng)目生產(chǎn)大型3D打印部件。該項(xiàng)目表明，增材制造已準(zhǔn)備好為航空航天業(yè)生產(chǎn)大型高質(zhì)量的工具零件。 [圖片] 早在2011年9月，波音777X被設(shè)計(jì)為現(xiàn)有的777-300ER改型的加長(zhǎng)版，具有更低的燃油經(jīng)濟(jì)性毛重和更高的有效載荷能力。波音公司宣布將開發(fā)兩種改型，777-8和777-9。為了降低總重量，波音公司宣布將采用碳纖維增強(qiáng)聚合物，這種聚合物在787客機(jī)上得到了成功應(yīng)用。 Thermwood公司采用了大規(guī)模增材制造(LSAM)機(jī)和新開發(fā)的垂直分層打印(VLP) 3D打印技術(shù)，將刀具制成了一件式打印。LSAM是行業(yè)內(nèi)第一臺(tái)具有內(nèi)置數(shù)控加工能力的擠壓3D打印機(jī)。該機(jī)器采用兩步，近凈形生產(chǎn)過程，旨在生產(chǎn)大規(guī)模組件。 每臺(tái)LSAM機(jī)器都包括一個(gè)3D打印機(jī)架和一個(gè)實(shí)際上是五軸CNC路由器的第二個(gè)機(jī)架。該部件首先進(jìn)行3D打印，稍微過大，然后使用CNC路由器修剪成最終尺寸和形狀。該過程在自由空間中運(yùn)行，不需要模具或工具。這些機(jī)器有一個(gè)10英尺寬，5英尺高的工作區(qū)域，長(zhǎng)度可在10到100英尺之間調(diào)節(jié)。 LSAM在同一臺(tái)機(jī)器上提供打印和修剪，可以水平和垂直打印。 [圖片] 在與波音公司的聯(lián)合演示計(jì)劃中，Thermwood 3D在印第安納州南部的示范實(shí)驗(yàn)室打印并削減了12英尺長(zhǎng)（3.66米長(zhǎng)）的研發(fā)工具，并于2018年8月交付給波音公司。該部分旨在消除組裝多個(gè)3D打印工具組件所需的額外成本和時(shí)間。 該工具使用垂直層打印系統(tǒng)從20％碳纖維增強(qiáng)ABS 3D打印成單件。波音公司還為位于華盛頓州埃弗雷特的室內(nèi)設(shè)計(jì)責(zé)任中心（IRC）工廠購買了具有VLP功能的Thermwood LSAM機(jī)器。 能夠以適合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的質(zhì)量水平快速生產(chǎn)大型工具，這是將增材制造從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到工廠車間的重要一步。

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近年來，我國(guó)智慧教育發(fā)展如火如荼，尤其是在3D打印、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等科技推動(dòng)下，教育市場(chǎng)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到17.5億元，同比增長(zhǎng)47.4%。伴隨著中國(guó)3D打印技術(shù)的相應(yīng)成熟，在教育領(lǐng)域的需求將持續(xù)增加。而正是看到了這樣的趨勢(shì)，以極光爾沃為代表3D打印品牌不斷加大教育投入，打造各階段學(xué)校教育3D打印產(chǎn)品，并通過校企合作形式，深入探索3D打印教育課程改革及人才培養(yǎng)模式。 3D打印教育目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣，并學(xué)會(huì)運(yùn)用新興技術(shù)解決自己的實(shí)際問題。以往中小學(xué)課堂教育側(cè)重于理論知識(shí)的灌輸，在創(chuàng)新思維、實(shí)踐動(dòng)手能力等綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)方面顯得力不從心，而3D打印技術(shù)與教育創(chuàng)新融合恰好打破了這種局限。 [圖片] 智慧教育的推進(jìn)者——極光爾沃智能3D打印機(jī) 對(duì)于學(xué)習(xí)者而言，3D打印教育整合學(xué)科知識(shí)與科學(xué)技能，通過“理論+實(shí)踐+娛樂”的多維化教學(xué)模式，喚醒學(xué)生求知欲，激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣，讓其真正的享受創(chuàng)造和動(dòng)手的過程。對(duì)于教師而言，3D打印教育以實(shí)際生活或?qū)W習(xí)中遇到的問題為項(xiàng)目課題，引導(dǎo)學(xué)生大膽探索，制定設(shè)計(jì)方案并實(shí)踐驗(yàn)證，有利于促進(jìn)學(xué)生想象力、創(chuàng)造力、動(dòng)手及分析能力的提升。 極光爾沃在教育領(lǐng)域深耕多年，致力于將3D打印技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代化課堂教學(xué)。歷經(jīng)多年沉淀，極光爾沃已打造完整的基于3D打印技術(shù)的智慧教育解決方案，并在全國(guó)近千所中小學(xué)校落地。而為推動(dòng)3D打印智慧教育理念的深化普及，極光爾沃旗下教育系列3D打印機(jī)入駐中國(guó)科技館、深圳人才公園科技館等國(guó)內(nèi)外多家科技展館，以互動(dòng)體驗(yàn)、價(jià)值導(dǎo)向等形式促進(jìn)3D打印教育應(yīng)用推廣。 [圖片] 入駐深圳人才公園科技展館 極光爾沃3D打印機(jī)大放異彩 除了入駐科技展館外，極爾沃還在多次贊助高校3D打印技能競(jìng)賽。比如學(xué)生創(chuàng)客節(jié)3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽、“材料+” 全國(guó)3D打印十佳大學(xué)生風(fēng)采展示大賽、2017年深圳好技師——3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造競(jìng)賽等。通過積極為高校3D打印競(jìng)賽提供設(shè)備及技術(shù)支持，不僅推動(dòng)3D打印教育應(yīng)用的落地普及，也幫助高校搭建以專業(yè)競(jìng)賽為引領(lǐng)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。 長(zhǎng)久以來，極光爾沃充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，專注3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)，竭力推動(dòng)教育智能化升級(jí)，引發(fā)行業(yè)關(guān)注。而在2018年11月17日-19日開幕的第75屆中國(guó)教育裝備展示會(huì)，極光爾沃將攜領(lǐng)先的智慧教育3D打印裝備參展，屆時(shí)參展嘉賓可以零距離接觸教育3D打印應(yīng)用，體驗(yàn)多元化、互動(dòng)化的新型課堂教學(xué)模式。

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澳大利亞和印度的研究人員開發(fā)了一種新的理論模型，可成功預(yù)測(cè)激光3D打印的殘余應(yīng)力和臨界沉積高度。該模型由印度理工學(xué)院孟買的Ramesh Singh教授團(tuán)隊(duì)與莫納什大學(xué)的Wenyi Yan教授共同開發(fā)，研究了熱機(jī)械行為和通過直接能量沉積技術(shù)（如激光熔覆）進(jìn)行的冶金轉(zhuǎn)化。 [圖片] 激光熔覆廣泛用于汽車和航空航天工業(yè)中零件和結(jié)構(gòu)部件的維護(hù)，修理和大修，因?yàn)樗纳屏瞬牧咸匦浴！岸ㄏ蚰芰砍练e方法在航空航天部件，模具和模具的維修和再制造方面具有巨大的潛力，這些部件，模具和模具因循環(huán)熱機(jī)械加載而受到損壞。但是，沉積層中存在拉伸殘余應(yīng)力會(huì)降低恢復(fù)部件的疲勞壽命。在這項(xiàng)協(xié)同工作中開發(fā)的完全耦合的熱機(jī)械和冶金模型已用于確定臨界沉積高度，以確保壓縮殘余應(yīng)力。沉積層可持續(xù)修復(fù)。“ [圖片] 用Neutron和X射線衍射測(cè)量有限元模型預(yù)測(cè)殘余應(yīng)力的比較。圖片來源：澳大利亞核科學(xué)技術(shù)組織（ANSTO） 他們的工作在《科學(xué)報(bào)告》雜志上在線發(fā)表。在該論文中，研究人員報(bào)告說，通過其金屬熱機(jī)械模型預(yù)測(cè)的激光熔覆鋼橫截面上殘余應(yīng)力的變化表明存在臨界沉積高度。沉積的臨界高度對(duì)應(yīng)于層厚度，當(dāng)沉積時(shí)，層厚度將使沉積層和基板中的有益壓縮殘余應(yīng)力最大化。低于臨界高度的沉積將在界面處產(chǎn)生有害的拉伸殘余應(yīng)力，而高于臨界高度的沉積將導(dǎo)致過度稀釋。 研究還發(fā)現(xiàn)，在沉積的臨界高度，凝固速率最小。Kowari殘余應(yīng)力衍射儀用于測(cè)量H13鋼樣品中的宏觀殘余應(yīng)力，該樣品是用釩含量高的坩堝顆粒冶金鋼粉激光包覆的。Kowari殘余應(yīng)力的三維測(cè)量是高度準(zhǔn)確和非破壞性的。 “使用應(yīng)變掃描儀器 Kowari，我們能夠識(shí)別沉積層中的三軸殘余應(yīng)力，這證實(shí)了模型預(yù)測(cè)的位置，”Mark Reid博士的論文的共同作者研究科學(xué)家和工業(yè)聯(lián)絡(luò)經(jīng)理Anna博士說。激光熔覆包括將熔融金屬沉積在相對(duì)冷的鋼基板上，產(chǎn)生復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布。 基于熱機(jī)械性能的理論模型（通常使用）被證明高估了拉伸殘余應(yīng)力并低估了基材和界面中的壓縮殘余應(yīng)力。該團(tuán)隊(duì)使用印度理工學(xué)院的表面X射線衍射測(cè)量一個(gè)方向的殘余應(yīng)力。然而，重要的是進(jìn)行獨(dú)立的完全非破壞性的體積測(cè)量，以驗(yàn)證內(nèi)部測(cè)量程序。兩種衍射技術(shù)都表明在熔體前沿附近存在拉伸殘余應(yīng)力，在沉積層和界面區(qū)域中存在壓應(yīng)力。“了解應(yīng)力并能夠預(yù)測(cè)它們對(duì)于增材制造行業(yè)非常重要。驗(yàn)證模型非常有益，因?yàn)槭褂迷撃Ｐ瓦M(jìn)一步優(yōu)化制造過程將具有成本效益并節(jié)省時(shí)間，”Paradowska說。 “該模型允許您計(jì)算激光位置速率，以達(dá)到特定的沉積高度，同時(shí)最大限度地減少有害應(yīng)力的影響，并最大化有益的壓縮應(yīng)力。”該研究的作者建議展示一種科學(xué)的技術(shù)解決方案，可以提高激光添加劑工藝制造的元件的質(zhì)量，安全性和經(jīng)濟(jì)性。

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來自The Big Bang Fair的英國(guó)科學(xué)家利用3D打印機(jī)為敦東部的一所學(xué)校創(chuàng)造了一系列餐飲，以鼓勵(lì)年輕人追求STEM，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛。科學(xué)家們與坎寧鎮(zhèn)的圣海倫小學(xué)合作，制作3D打印餐，如幾何魚和薯?xiàng)l。 [圖片] 來自圣海倫小學(xué)的Claire O'Sullivan說：“當(dāng)Big Bang Fair讓我們成為3D打印學(xué)校晚宴項(xiàng)目的一部分時(shí)，我們很高興。以這種方式展示STEM是一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)，讓我們的學(xué)生能夠直接看到創(chuàng)新技術(shù)，這比在課堂上學(xué)習(xí)更加激動(dòng)。” 這是坎寧鎮(zhèn)圣海倫小學(xué)的兒童菜單： 幾何魚和薯?xiàng)l，包括六角豆，鱈魚和土豆 花椰菜齒輪 鷹嘴豆泥和鱷梨鱷'蜥蜴'以鱷梨鱗片為特色 斐波那契螺旋南瓜 3D西蘭花星星 水果和酸奶Pi 本周在學(xué)校午餐時(shí)間進(jìn)行的這頓飯是在Big Bang Fair的一項(xiàng)調(diào)查之后進(jìn)行的，該調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在11-16歲的人中，有71％的人認(rèn)為在學(xué)校使用這種技術(shù)至關(guān)重要，不僅僅是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和教室，在學(xué)校的健身房，操場(chǎng)，甚至食堂，40％的人認(rèn)為這樣可以讓他們?cè)诔詵|西時(shí)學(xué)到知識(shí)。 [圖片] 年輕人對(duì)3D打印的態(tài)度的研究也揭示了他們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)所具有的巨大可能性持樂觀態(tài)度：五分之一（20％）的人認(rèn)為我們將在3-4年內(nèi)將家用3D打印機(jī)作為常態(tài)，三分之二（67％）的孩子認(rèn)為這將是10年內(nèi)的常態(tài)。“我們的研究和這次試驗(yàn)表明年輕人體驗(yàn)新技術(shù)的決心有多大，”Big Bang Fair組織者EngineeringUK的Beth Elgood說。“基于年輕人對(duì)未來塑造世界的好奇心，鼓勵(lì)他們思考，使用新技術(shù)。“ [圖片] 該團(tuán)隊(duì)希望3D打印的美食能激發(fā)孩子們從事科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和STEM教育。