3D打印技術的不斷發(fā)展，為各行各業(yè)帶來了各種優(yōu)勢，比如減少成本，縮短制造周期等，正因如此，許多研究人員已經開始利用它們，來制造從訂制的實驗設備到人體器官逼真模型等一切東西。
靈活應用3D打印制造部件
英國巴斯大學的物理學家Julian Stirling是團隊的成員，該團隊所設計的光學顯微鏡是由3D打印的塑料部件制成。該創(chuàng)意原理是在坦桑尼亞的田野里建造它們，并通過在血液中尋找寄生蟲，利用它們來診斷瘧疾。Julian Stirling說：“在坦桑尼亞，我們面臨的問題是缺乏機械學知識和用于修理科學設備的當?shù)夭考?，而進口部件既昂貴又費時。但是通過3D打印技術打印部件，當?shù)氐尼t(yī)生和科研員便可以采用快速且廉價的方式修復他們的顯微鏡。坦桑尼亞當?shù)氐囊患移髽I(yè)甚至利用電子垃圾和其他當?shù)夭牧现圃炝薋DM打印機。”
包括Thingiverse和MyMiniFactory在內的一些網站為科研員提供論壇，從而分享可打印部件的計算機模型。但根據(jù)Stirling的經驗，這些網站上的模型通常是不完整的，缺乏特定項目的文檔或修改設計的關鍵文件。因此，他的團隊使用名為OpenSCAD的開放源代碼的編程語言從頭開始建造顯微鏡的構建，并且可以使用3D打印技術打印顯微鏡。
實踐告訴Stirling，在實驗室使用3D打印機和在當?shù)厥褂么嬖谥艽蟮牟町悺Ｌ股Ｄ醽喌臍夂蚴殖睗?，因此?D打印塑料長絲通常比在可以控制氣候的實驗室中更難打印，這是因為濕度會影響塑料長絲，從而導致打印失敗的次數(shù)增多。除此之外，打印機斷電的情況并不少見，但是只有部分打印機在恢復供電后才能繼續(xù)打印半成品物體。Stirling和他的團隊在氣候問題上無能為力，但他們確實利用不間斷的電力供應，以確保他們的印刷工作能夠順利完成。
仿生學器官
紐約羅切斯特大學醫(yī)學中心泌尿外科醫(yī)生Ahmed Ghazi利用3D打印技術，制造出非功能性人體器官。外科醫(yī)生可以利用這些器官進行有機器人輔助的手術。對于相對復雜的手術，比如切除腫瘤，3D打印技術的應用因病人不同而大相徑庭。正如Ghazi所指出的，“腫瘤無教條可言?！?br /> Ghazi首先對病人的組織進行3D計算機輔助斷層掃描，然后將數(shù)據(jù)輸入商業(yè)醫(yī)學建模軟件Mimics，該軟件產自比利時魯汶的Materialise，以及加州圣拉斐爾Autodesk的免費工具Meshmixer，用于建造3D模型。然后，他利用FDM打印機將這些模型打印成中空的塑料模具，插入連接到假血液泵的血管復制品，并向模具中注入水凝膠，水凝膠會凝固成具有器官般硬度的物體，形成的結構非常真實。
Ghazi和他的團隊每周都使用這些模型進行4次手術實操。在每個案例中，他們建造了兩份模型，并選擇最精確的表現(xiàn)形式。他們正在訓練其他醫(yī)生在心臟和肝臟手術等領域應用這項技術。Ghazi 說道：“這些技術的發(fā)展前景會越來越好?！?br /> 但缺陷依然存在。Ghazi說道，F(xiàn)DM打印機生產的模具通常具有微小的棱紋和凹痕。這些缺陷通常太小，以致于肉眼沒有辦法看到，但通過機器人攝像頭卻能清楚地看到，這可能會影響外科醫(yī)生的體驗。Ghazi的解決方案是在模具內部涂上一層室溫蠟，填充凹凸不平的地方，從而使最終產品變得平滑。
Stratays的J750也可以應用多材料打印出具有仿生學特性的器官模型，幫助醫(yī)生進行手術模擬或科研。
復制巖石模型
對于大?？怂故斜边_科他州大學的石油工程師Mehdi Ostadhassan來說，3D打印成為了從巖石中優(yōu)化提取油氣的工具。Ostadhassan使用OpenSCAD和商業(yè)3D電腦輔助設計軟件AutoCAD(來自Autodesk)等程序，結合各種3D打印機和材料，打印“巖石”。這些巖石模型具有真實的物理性質，包括微小而細致的孔隙，Ostadhassan將它們置于物理壓力之下，以便更好地理解液體是如何在真實的等同物中流動。
為了建造最真實的巖石，Ostadhassan使用了一系列的打印方法，包括粘結劑噴射技術，將液體粘結劑逐層地涂在石膏粉或硅砂上。該過程生成的物體具有與真實巖石相似的力學性質。但未粘合的粉末也會卡在毛孔中，這會降低最終產品的質量。在一些實驗中，Ostadhassan需要使用疏水處理，以獲取“潤濕性”。立體石版印刷機在打印具有細孔的巖石方面表現(xiàn)更佳，有助于研究流體流動特性，但它們所生成的模型不如粘結劑噴印巖石那般牢固。
正因如此，Ostadhassan正與其他研究人員合作開發(fā)訂制的打印機，這種打印機不僅可以模擬出真實巖石的孔隙和裂縫，還能生成與真實巖石具有相同機械強度的模型。
金屬材料
中國深圳科學應用3D打印機制造商UniMaker的首席執(zhí)行官Yang Yang表示：“3D打印所用的材料非常有限。”Yang說道，另一個新興的領域就是金屬。具有金屬功能的打印機使用一束電子或一束激光，將金屬粉末熔化成特定的圖案。來自珀斯西澳大利亞大學物理學家Jeremy Bourhill研究暗物質，但他現(xiàn)在正在研究使用基于激光手段的3D金屬打印機來構建超導鈮網格。這可以用來阻擋干擾暗物質探測的強磁場。
使用傳統(tǒng)的機械加工來制造這種金屬網，需要有毒的潤滑劑，并會浪費大量昂貴的鈮。因此，Bourhill的團隊正在使用高能激光將金屬粉末的橫截面熔化在一起。但由于鈮非常堅固且熔點是2500°C，因此，這個過程需要大量的電力。
曾幾何時，像Bourhill這樣的研究人員的選擇是有限的。但隨著3D打印機越來越普及，研究人員的選擇也越來越多。工程師說道：“3D打印正在實現(xiàn)個性化制造，取代集中式制造?！?p style="text-align:justify;text-indent:2em;">來源：中國3D打印網