普通的FDM、SLA、DLP、SLM等技術的3D打印可以經(jīng)?？吹?。但是，有一些新的高技術的3D打印機，目前還比較少信息出現(xiàn)。南極熊希望，通過本視頻，讀者可以初步高速大尺寸光固化3D打印、大型建筑3D打印、磁性流3D打印、微納級3D打印、容積3D打印、大型龍門架活動式FDM 3D打印、星際之門火箭金屬3D打印 等7項高新技術。

⑦高速大尺寸光固化3D打印HARP

2019年10月17日，美國西北大學的研究人員宣布開發(fā)出一種大尺寸的高速3D打印機，可以在短短幾個小時內打印出一個成年人大小的物體。這項新技術被稱為HARP (high-area rapid printing高速大尺寸3D打?。?，可實現(xiàn)創(chuàng)紀錄的生產(chǎn)效率，并且是個性化生產(chǎn)。在過去的30年中，3D打印領域的大多數(shù)努力都旨在突破傳統(tǒng)技術的極限。通常是追求更大零件，但是會降低速度、產(chǎn)量和分辨率。有了HARP技術，就不需要考慮這些問題，不但可以實現(xiàn)高分辨率，還可以實現(xiàn)高產(chǎn)能，對傳統(tǒng)的3D打印技術產(chǎn)生強大的競爭優(yōu)勢。

⑥大型建筑3D打印
 

俄羅斯AMT-SPETSAVIA集團2018年8月宣布建造世界上最大的3D建筑打印機。這部打印機名為S-500，建筑的長寬高分別為11.5米、11米、15米，能夠打印六層高的建筑。AMT-SPETSAVIA集團宣稱， S-500的打印高度可擴展到80米，若研發(fā)成功，以每層樓層高3米計算，S-500將能夠打印出一幢26層高的建筑。該集團同時宣布推出S-300，其打印的建筑物長寬高分別為11.5米、11.米、5.4米，相當于在一塊120平方米土地上建兩層建筑，機器可以每小時2.5立方米的混凝土的速度打印。

⑤磁性流3D打印

伯克利大學實驗室的科學家已經(jīng)制造出一種磁性液體的新材料，為磁性軟物質的科學新領域打開了大門。 他們的發(fā)現(xiàn)可能會導致一類革命性的液態(tài)3D打印設備，可用于各種用途，從提供靶向癌癥療法的人造細胞到可以改變形狀以適應周圍環(huán)境的柔性液體機器人。

水中分散著帶負電的磁性納米粒子（Fe3O4-COOH，直徑約22納米，只有頭發(fā)絲的萬分之一粗細），而油相溶解能夠游離到界面處質子化帶上正電的聚合物（POSS-NH2），二者在水油界面相互吸引，原位形成磁性納米粒子表面活性劑，牢牢吸附在界面，降低界面張力。

相對于小分子表面活性劑，這種幾十個納米大小的活性劑可以牢牢貼附在界面上，形成二維納米粒子層，飽和之后互相擠壓無法繼續(xù)在界面上自由移動，引發(fā)界面阻塞相變，一方面降低了界面張力，一方面可以支撐起一個個任意形狀的液滴穩(wěn)定存在。

這些只有1微升大小的液滴，里面擠滿了十億多個磁性納米粒子，一旦它們在界面處形成阻塞相變，將直接引起液滴從順磁性轉變成鐵磁性，也就會變成液態(tài)磁鐵。所以，通過控制納米粒子在界面的吸附和解吸附，便可以很好地控制液滴磁極的形成和消失。

④微納級3D打印
 

總部位于以色列的精密增材制造技術開發(fā)商Nanofabrica推出微納級分辨率3D打印技術。關鍵的3D打印平臺開發(fā)商一直在努力實現(xiàn)50微米以下的分辨率，但少數(shù)微制造3D打印技術要么在機器和單件成本方面非常昂貴，要么非常慢，要么具有嚴格的尺寸限制。

Nanofabrica的專利工藝基于數(shù)字光處理（DLP），與自適應光學相結合，實現(xiàn)可重復的微米級分辨率。與一系列傳感器相結合，可實現(xiàn)閉合反饋回路。Nanofabrica的3D打印平臺將自適應光學與半導體行業(yè)的技術相結合。

通過在半導體和3D打印交叉點工作，Nanofabrica能夠構建具有復雜微細節(jié)的大“宏觀”部件。通過引入多分辨率策略，它比其他微型3D打印平臺快100倍；需要精細細節(jié)的部件打印速度相對較慢，但在對非精細細節(jié)的部分區(qū)域，部件的打印速度要快10到100倍。

③容積3D打印

技術原理其實挺簡單
 

△先在一個杯子里裝上光敏樹脂液態(tài)材料，使用DLP光源進行體曝光，轉盤帶動杯子進行旋轉，在指定的位置把樹脂固化。  

△工作原理就像反向計算機斷層（CT）掃描一樣，在CT機中，X射線管在患者周圍旋轉，拍攝人體內部器官的照片。然后，計算機再利用這些投影重構出一幅3D畫面。在計算機模擬一個3D物體的情況下，研究人員從多個不同角度計算出物體的形狀，然后將由此產(chǎn)生的2D圖像輸入一臺普通的幻燈片投影儀。

投影儀將圖像投射到一個裝著丙烯酸酯（一種合成樹脂）的圓柱形容器中。當投影儀通過全方位覆蓋的圖像旋轉時，容器也以相應的角度旋轉。加利福尼亞大學伯克利分校的電氣工程師泰勒說：“當圓柱體旋轉時，任何接收到光量的位置都可以單獨控制?！薄叭绻獾目偭砍^一定數(shù)值，液體就會變成固體。”

 

△樹脂中的一種化學物質會吸收光子，而當吸收的光子達到一定的門檻時，丙烯酸酯就會聚合，形成固體塑料。剩下的液體隨后被移除，留下的就是固態(tài)的3D物體。幾十秒后，杯子中便3D打印出來一個人像。這速度要逆天啊！比Carbon的CLIP連續(xù)液面打印技術，還要快很多，杯子旋轉，即可打印出來物體。



△“容積3D打印技術”核心思路
 
△核心數(shù)學公式
這個系統(tǒng)的核心就是CAL算法，想要真正完成打印并不容易。首先得進行三維模型的重建，包括2D的傅里葉變換。然后還得針對光敏液體的劑量進行優(yōu)化等等。在打印過程中，還涉及氧氣抑制、光場干涉、3D空間和2D投影之間的轉換匹配等問題。


△“容積3D打印技術”制作出來的其他物件

詳見 《Science》革命性高速“容積3D打印技術”，被中國人質疑抄襲自己專利https://www.nanjixiong.com/thread-132362-1-1.html


②大型龍門架活動式FDM 3D打印

△大型的聚合物3D打印機和3D打印船

2019年10月，緬因大學（UMaine）高級結構與復合材料中心獲得了三項吉尼斯世界紀錄，分別是：

①全球最大的原型聚合物3D打印機

②最大的實體3D打印物體

③最大的3D打印船

這款3D打印機可以制造出長100英尺、寬22英尺、高10英尺的物體，主要用于支持國防和基礎設施應用領域的創(chuàng)新。 據(jù)悉，這套系統(tǒng)由Ingersoll機床公司開發(fā)，并使用這臺機器制造出一艘25英尺（7.62米），重達5000磅的3D打印船，并命名為3Dirigo。

①星際之門火箭大型金屬3D打印

美國火箭行業(yè)新貴Relativity“相對論”太空公司Relativity聲稱，在數(shù)年之內，Stargate工廠將可以在60天內打印出世界上第一枚全3D打印火箭Terran。 

Stargate的專利技術實現(xiàn)了全新的價值鏈和創(chuàng)新的結構設計。Stargate工廠整合了世界上最大的金屬3D打印機和AI驅動的控件，不斷優(yōu)化生產(chǎn)，從而大大提高了質量和時間，降低了成本，并可以實現(xiàn)制造以前不可能的產(chǎn)品設計。自己即可打印火箭95%的部件,其余僅5%的電纜、芯片或橡膠部件外購。 Stargate工廠可以提高改善Terran 1火箭的設計，生產(chǎn)，質量和速度的能力，優(yōu)勢包括：

• 零固定工具，減少零件數(shù)量

• 更快的設計迭代和零件優(yōu)化

• 實時質量控制和零件檢查，在3D打印期間和之后檢查零件，以確保它們符合最高的均勻度和質量標準

• 傳感器和分析驅動的機器學習

• Relativity開發(fā)了多種專為3D打印設計的專有合金，以滿足關鍵任務性能