3D打印智能織物的案例
加州理工Chiara Daraio教授和南洋理工王一凡教授Nature：3D打印可控制剛度的智能穿戴材料
大部分智能穿戴材料通過集成電子元件和感應器來達到測量和通訊的目的。然而，這些穿戴材料的力學特性在制造以后通常是不可變的。可控剛度織物在軟的狀態下可以作為柔性的可穿戴材料，變硬以后能夠起到保護和支撐作用。這種先進材料可廣泛應用于醫療器件，外骨骼設備，機器人等領域中。
8月11日，美國加州理工學院Chiara Daraio教授和新加坡南洋理工大學機械航空學院王一凡教授合作在頂級綜合期刊《Nature》上發表了一種基于拓撲互鎖顆粒材料的可3D打印智能織物。該織物由古代的鏈甲（鎖子甲）啟發，由三維結構顆粒之間的拓撲互鎖連接而成。將該織物封裝進柔性氣囊并加負壓后，互鎖顆粒之間的接觸點數急劇增加形成阻塞相變（jamming transition），大幅提高織物的剛度和強度。南洋理工大學王一凡助理教授（原加州理工博士后）和加州理工博士生李柳池為論文共同一作，加州理工學院Chiara Daraio教授為論文通訊作者。
圖一 拓撲互鎖智能織物的示意圖以及剛度的控制
如圖一所示，設計好的智能織物由中空的正八邊形顆粒組成，并可以用激光燒熔打印技術(Selected Laser Sintering)將整張織物一次打印。由于顆粒中空的架構，整張織物密度很小（~0.2g/cm3），與傳統織物類似，并且相當柔軟。當織物封裝于柔性氣囊并加負壓后，剛度增加25倍以上并能承受大于本身50倍的重量。
圖二 不同顆粒架構形成的織物彎曲剛度和顆粒接觸點數的關系。
展開 用Modeclix創新性的3D打印織物制造工藝技術制作的3D打印時裝盛宴
Modeclix是一種創新性的3D打印織物制造工藝。在上個星期于丹麥奧胡斯市舉行的時尚和科技活動Aarhus Walks on Water上，用這項技術制造的3D打印服飾吸引了眾多目光。
在活動中，參觀者可以看到用Modeclix技術制作的連衣裙、配件和其他服裝。該工藝由英國赫特福德大學商業與創新副院長Shaun Borstrock與設計師Mark Bloomfield共同開發，后者也是3D打印首飾公司Electrobloom的創始人。
Modeclix使用激光燒結增材制造技術來制造織物片段，制作材料為塑料。打印完成后，這些片段可以組裝成各種風格和尺寸的服飾，如驚艷的禮服、休閑的連衣裙、襯衫，甚至錢包。
值得注意的是，Modeclix織物有著無限的時尚潛力，由于使用互鎖部件，它們可以被拆分開并被重新組裝成全新的服飾。
這些高度柔韌的材料可以模仿傳統的紡織品，也很容易染色，可以在單件衣服中形成顏色不同的圖案。
在Aarhus Walks on Water上，Modeclix展示了一系列衣服、包包和頭飾，它們都是用這種可定制、可回收的多功能3D打印織物制成的。
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展開 人工智能解決超過92.4%打印件不粘狀況，Cloud 3D Print云端FDM 3D打印機管理平臺
三是應用了視頻流技術，用戶可以在線實時觀看遠端打印機的打印進度，支持延時攝影和錄像，為3D愛好者提供精美的打印回放過程，加倍體驗3D打印的無窮樂趣。此外，我們還在此次大賽中獲悉，Mech Solutions公司仍在開發Cloud 3D Print的更多功能，包括在模型可打印性的判斷和糾正功能，還有對其他類型打印材料包括金屬打印的支持等等，均會在今年推出并集成到現在的Cloud 3D Print產品上。
項目以其需求明確、高度創新，能切實解決3D打印行業痛點，且擁有清晰的商業化規劃等優勢，獲得專家評審的高度好評，并將有很大希望被引進國內，為中國的3D打印消費市場提供包括云端切片、項目管理、遠程監控和智能檢測等3D打印流程上的完整解決方案。
Mech Solutions的創始人周皓亮博士向南極熊透露，公司的現有商業規劃中還包括了3D打印機的生產領域，將推出集成Cloud 3D Print產品的一體化智能3D打印機，為國內大眾消費者提供簡單、易用、高效的一站式3D打印解決方案。
在此次大賽獲獎之后，公司有望于今明兩年內入駐北京中關村豐臺區豐科世紀孵化器，通過和北京市綠色產業發展促進會、中關村認同應用技術跨界創新聯盟、中關村雜志、歐盟科技署（ENRICH），以及3D打印行業媒體平臺南極熊等深度合作，為3D打印上下游及其相關行業企業提供專業技術對接，快速有效的實現公司研發成果的轉化與落地。
日前，該公司剛加入加拿大本地最大的AI孵化器ScaleAI的加速計劃，并成功獲得了海內外多家VC基金的青睞和投資意向。相信，Mech Solutions公司在資本和技術的共同加持下，將顯著展現“創新引領、科技賦能、價值創造”的公司價值和圓滿實現打造消費級全過程3D打印生態圈的公司愿景。
展開 3D打印智能手機喉鏡，簡化聲帶診斷
參考文獻：Kim Y, Oh J, Choi S, Jung A,Lee J, Lee YS, Kim JK A Portable Smartphone-Based Laryngoscope System forHigh-Speed Vocal Cord Imaging of Patients With Throat Disorders: InstrumentValidation Study JMIR Mhealth Uhealth 2021;9(6):e25816 doi: 10.2196/25816
文獻地址：https://mhealth.jmir.org/2021/6/e25816/
南極熊15個3D打印微信小程序
1） 3D打印專業院校庫 ；
2）全球3D打印產品庫；
3）
全國3D打印人才招聘；
4）
上百款3D打印鞋匯總；
5）
生物醫療3D打印；
6）航空航天軍工能源3D打印；
7）汽車船舶交通3D打印；
8）3D打印技術前沿；
9）3D打印軟件算法；
10）3D打印行業數據報告；
11）3D打印公司投融資；
12）3D打印產業政策；
13）建筑3D打印；
14）3D打印展會、會議活動預告；
15）全球3D打印新品匯總
展開 
3D打印”嵌入邏輯式”智能結構
來自賓夕法尼亞大學工程與應用科學院的研究團隊從大自然中的此類系統獲得啟發，利用刺激響應材料的幾何原理，設計制造帶有“嵌入邏輯”的智能結構。該團隊利用3D打印多材料雙穩態系統，通過對多材料雙穩態系統的一系列實驗，探究出該系統的幾何參數，材料響應時間從而設計出一系列內嵌邏輯的智能結構。
圖1， a雙穩態結構及參數示意圖；b雙穩態位移應變能有限元曲線；c雙穩態結構自動激發原理；d直寫3D打印元件過程；e 3D打印多材料及內部纖維排列[1]
該團隊通過實驗探究出雙穩態取決于彈性梁（圖1a中所示梁）的角度和長寬比，當雙穩態結構處于壓縮狀態時，彈性能儲存在材料中，當改變環境時梁的長寬比發生變化，雙穩態發生躍變，釋放能量。而在實際中許多材料吸水膨脹，但是由于材料各向同性，其膨脹發生在各個方向，梁的長寬比達不到是雙穩態躍變的目的，因此該團隊在3D打印的材料（硅膠和水凝膠）中添加玻璃微纖維或納米纖維素，在打印過程微纖維通過噴頭沿長度方向排列，當材料與水或油基液體（硅膠遇油基液體膨脹；水凝膠遇水膨脹）接觸時長度方向由于纖維的控制，膨脹受限，因此雙穩態結構的長寬比改變，結構躍變。
圖2為該團隊設計具有復雜邏輯結構的捕蠅草類似裝置。圖2a單元1和2材料采用橡膠和微玻璃纖維玻璃組成但纖維含量不同的雙穩態結構，陷阱和鎖扣為3D打印元件。當加入甲苯時單元1首先動作打開鎖扣（圖2b），加入物塊到陷阱中（圖2c），陷阱關閉捕捉物塊（圖2d）；經過時間t2后單元2動作，鎖扣重新上鎖（圖2e），加入物塊，陷阱仍是開放的（圖2f）。
圖2 嵌入邏輯式仿捕蠅草智能結構[1]
該團隊得出雙穩態單元的性質與梁的尺寸大小無關，只與長寬比和角度有關。
展開 每日一品：可移動的智能金屬3D打印車間
南極熊在全球3D打印產品庫product.nanjixiong.com里驚喜地發現一個很有意思的產品：西安空天機電的可移動智能增材制造車間。它和《馱著金屬3D打印機上戰場！澳大利亞陸軍演習現場制造零件》里面的移動金屬打印機思路很相似。
△可移動智能增材制造車間
可移動智能增材制造車間是在外場環境條件下可加工或修復裝備所需備件、急需零部件等的一種移動式零部件制造的高效保障智能裝備。裝備采用車載方艙和增材制造技術相結合，可集成增材制造粉床、熔覆、電子束、電弧、等離子、冷熱噴涂、強化、機加等多型設備，實現“從計算機模型到實物”的快速制造和再制造，對裝備維修保障中的小批量零件快速制造和結構損傷快速修復具有極佳的適用性，實現“在哪里有需要、就在哪里制造”。
△車間里面的金屬3D打印機
該裝備通過搭載高效率激光打印系統、適配不同工藝設備和最優工藝數據包技術支撐，實現外場地零部件高效率、多樣化的制造與再制造。此外，為激光打印系統配置的公司自主研發的激光增材過程監控系統，實時監控、分析、評估打印過程信息，實現零件加工質量可控，提高外場生產制造零件的質量、效率、性能和可靠性。該裝備具有機動性強、環境適應性廣、自給自足、裝備保障效率高、成形件質量高的特點。
△3D打印出來的金屬零件
可移動智能增材制造車間是一款移動式微型增材制造工廠。哪里有需要就移動到哪里，就地打印就地使用。西安空天機電秉承使（動力）裝備發展保障更高效的愿景，可以依據客戶需求量身定做，為客戶提供最優的移動3D打印解決方案，并提供高效、安全的產品和服務。
展開 3D打印智能零部件，康涅狄格大學是如何實現的？
聯合技術研究中心（ United Technologies Research Center，UTRC ）和美國康涅狄格大學（UConn）的研究人員正在利用3D打印技術制造嵌入式微傳感器，傳感器是與機械零部件集成在一起的，使機械零部件成為具有感知損壞情況的智能零部件。那么，他們是如何實現這一應用的呢？
比頭發絲還細的微傳感器
3D科學谷了解到，這一應用的核心技術是墨水直寫（Direct Write）3D打印技術，打印材料是半固態的金屬墨水，墨水被打印噴頭擠出。金屬墨水的粘度與牙膏相仿。
科學家們使用直寫3D打印技術打印出超細的導電細絲，細絲在制造3D打印機械零部件時嵌入零部件中。導電細絲可以充當磨損傳感器，檢測機械零部件任何類型的磨損情況，甚至是腐蝕情況，并將這些信息反饋給機械用戶。這一應用有助于避免損失、節省成本。
通過直寫3D打印技術可以制造嵌入零部件中的損壞檢測傳感器，圖片來源：康涅狄格大學。
傳感器的工作方式是：
每條平行的銀導線都與一個微型3D打印電阻耦合，它們被嵌入到零部件中。互連線路在施加電壓時形成電路。隨著導線從表面越來越深地嵌入到元件中，每個新線和電阻器被分配越來越高的電壓值。運動部件摩擦磨損等任何損壞，都將切斷一條或多條導線，電路在此階段被斷開，被破壞的線越多，說明部件受到的損壞越大。實時電壓讀數使工程師無需拆開整個機器就能夠評估組件的潛在損壞，無需拆開整個機器。
下面這個實際應用舉例可以幫助我們更好的理解3D打印傳感器發揮的作用。
展開 利用3D打印和人工智能改進核反應堆技術
與航空工業發生的3D打印產業化進展類似，3D打印正在開發中永久性地改變核能技術的過程中，3D打印和先進的制造技術可能徹底改變核能工業，以小型堆推動能源系統的低碳轉型。
3D科學谷
下一代核能設備制造
20 年來，美國和西歐只建造了一座核電站，各國要么完全淘汰該技術，要么委托項目正在經歷成本上升的挑戰。此外，從大規模基礎電力向間歇性可再生能源的轉變正在引發對未來核電相關性的質疑。
橡樹嶺國家實驗室正在進行的一項名為“轉型挑戰反應堆計劃”的研究項目旨在改變這一令人沮喪的事實。ORNL正在與材料、計算和制造科學以及 3D 打印、人工智能和大數據合作，以推進反應堆堆芯設計。
▲ 3D打印在核能發電方面的應用
? 3D科學谷白皮書
橡樹嶺國家實驗室的轉型挑戰反應堆計劃希望通過部署 3D 打印和人工智能來設計和生產反應堆核心技術，將核能帶入 21 世紀。通過技術進步和最好的新材料來提供更好、更安全的核能系統，并且可以更快地部署。
這其中最令人擔憂的是核電的成本是如何飆升的，例如，英國的欣克利角 C 核電站預計耗資 220 億英鎊。
為了解決成本問題，橡樹嶺的研究人員正在改進他們的 3D 打印氣體管道到反應堆堆芯的設計，使用計劃中開發的 3D 打印方法，可以使用碳化硅進行打印，碳化硅是一種耐火材料，具有高溫和抗輻射性。
3D 打印使的開發人員能夠使用一些高性能材料實現高度復雜的設計，例如用于冷卻通道的設計，這在以前是不可能的。還可以使用新的材料，例如，使用碳化硅等材料，這樣可以顯著提高核心的性能和安全性。
數字制造與人工智能
此外，3D 打印有助于小體積和“混合”結構的構建。
展開 Quad Lock：借助Ultimaker 3D打印機開發的智能手機安裝解決方案
△Quad Lock 減振器可減少摩托車產生的 90% 以上的高頻振動
△精密設計的硅墊圈吸收振動并保護智能手機
“完全嵌入式”設計流程
如今，Quad Lock 的設計產品已經推廣到數百萬的國際客戶。增材制造技術現已完全嵌入 Quad Lock 的設計、原型制作和生產流程中。這極大地使公司受益，因為它擴大了產品范圍，為汽車、跑步者甚至房屋或辦公樓的內墻提供了安裝解決方案。
△帶著成品走在路上
威控睿博作為Ultimaker桌面3D打印機中國的官方授權代理商，負責中國地區Ultimaker全線系列設備和耗材的銷售，同時為用戶提供專業化的售后服務，歡迎垂詢洽談！
展開 鄭小雨團隊突破晶格局限3D打印壓電智能材料
圖1（a）
圖1（b）
圖1 三維投影法實現壓電張量方向設計
圖2: 高靈敏度壓電材料的合成及增材制造
1 多功能柔性可穿戴智能材料
通過電壓激活后，該團隊設計和制造出了一系列新型智能材料。該三維材料可具有任意形狀，任意內部結構復雜度，并且每一個節點，單元和材料本身任意部位均具有壓電感應功能，無需任何附加傳感器即可實現電壓輸出。 該團隊開發了該材料的多種潛在應用，他們做出了柔性壓電材料，將材料附著在任意曲面上探測壓力，將材料打印成指環感應手指彎曲力。 同時他們打印出輕質，堅硬的吸能材料，該壓電材料可實時探測到表面受到的沖擊同時將吸入的能量實時檢測出。
圖3: 可穿戴柔性壓電材料實時自行探測動態壓力
2 自感應吸能材料及護甲
由于這種智能材料各個部位均具有壓電感應，其打印制成的三維結構將無需任何附加傳感器，并探測出任意位置的壓力或震動。 為實現這一特性，該團隊打印出智能橋梁結構，該結構，在無任何附加傳感器條件下，實現靈敏探測任意位置上的擾動和撞擊。而在現有傳感技術和結構損傷檢測當中，則需要在各個位置上布滿大量的壓電傳感器來實現。現有傳感器技術中，對于復雜結構的測量，則需通過復雜算法優化計算，最終來決定傳感器陣列的布置。這種自感應三維材料，則通過任意部位的壓電結構材料，首次解決了這一難題 （圖4）。
圖4 智能壓電橋梁絎架結構
3 矢量傳感領域
通過人工晶格設計制成的壓電超材料，可以很靈巧的實現矢量探測傳感功能。
展開 探秘世界首個智能3D打印DFAB房屋的制造背后
管理咨詢公司麥肯錫公司曾經發布了一份報告，指出3D打印是“建設數字化未來”的重點技術發展領域。報告還指出五維建筑信息模型、物聯網以及機器人等技術將與3D打印技術結合起來共同推動建筑工業的轉型。
而蘇黎世聯邦理工學院正在推動麥肯錫的預測變為現實，其智能3D打印DFAB 房屋現已正式開放。
3D打印
與數字化建筑
DFAB 房屋是蘇黎世聯邦理工學院研究人員和工業合作伙伴之間的合作項目，作為3D打印架構的真正壯舉，該建筑采用了一系列尖端技術構建，包括增材制造，機器人和數字規劃。
DFAB房屋位于NEST的最高平臺上，這是一個模塊化的創新建筑。目前這座智能家居將迎來來自Empa和Eawag-in的第一批居民 - 這是一批在這里居住約兩個月的學術客人。
3D科學谷了解到DFAB 房屋最引人注目的特色之一是其復雜的天花板，采用3D打印技術與澆筑結合制作而成。
通過voxeljet-維捷的大型砂型3D打印工業級設備來生產模板 ，然后澆筑混凝土以形成天花板，其重量僅為相同尺寸傳統天花板的一半。
通過計算設計實現了重量減輕，這使得工程師能夠在保持結構完整性的同時降低天花板厚度。
DFAB 房屋還集成了一個彎曲的混凝土墻，由建筑機器人和復雜結構的木框架（也由機器人現場完成運作）組裝而成。為了完善智能家居，還包括一些超高科技功能，如語音指示百葉窗，多級防盜系統和智能家電。所有這些功能都是由digitalSTROM領導的合作伙伴聯盟完成的。
根據ETH建筑與數字制造教授Matthias Kohler，數字制造技術用于建筑的潛力是巨大的，不幸的是，這些技術在建筑工地上仍然很少被使用。
展開 
3D打印技術顯威力 助推石化裝備智能化升級
作為制造業較有代表性的技術之一，3D打印對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合等都產生了深刻的影響。在3D打印技術的推動下，石化裝備、工程機械等裝備的制造工藝不斷革新，制造流程也得到了進一步優化。
3D打印技術研發速度不斷加快
3D打印作為我國制造業升級的重要推進技術之一，近年來受到了國家政策的大力支持。在2015年發布的《國家增材制造(3D打印)產業發展推進計劃(2015-2016)》中，明確將3D打印列入了國家戰略層面。此后，我國各地區有關部門也出臺了相應的政策，以此推動3D打印的實際應用。
在政策鼓勵的大環境下，眾多科研機構也加大了在3D打印技術研發方面的投入力度，并積極與高校展開合作，以此促進3D打印前沿技術的進步。與此同時，越來越多的企業開始進軍3D打印領域，并在3D打印前沿技術研發、專業人才培養方面投入大量的精力。
在科研機構、高校、企業等各有關方面的共同努力之下，3D打印技術研發速度不斷加快，在多個領域的應用程度也日益深入。截至目前，3D打印在航空航天、汽車、船舶、核工業、模具等領域得到了廣泛應用。就汽車、船舶等領域而言，3D打印已經逐漸成為了一種產品設計、快速原型制造的重要實現方式。
3D打印助推石化裝備智能化升級
在3D打印應用場景不斷增多、應用程度日益深化之際，3D打印所具備的商用價值也逐漸釋放出來。為推動石化、礦冶等行業向著現代化、自動化方向實現升級，相關行業的從業者已經開始積極學習3D打印、大數據、物聯網等技術，并積極促進這些技術的應用。
在石化裝備制造領域，由于3D打印能較好的滿足高精度、短時耗、復雜構件的需求，因而被越來越多的石化行業從業者所采用。
展開 3D打印智能墨水，可創造出形狀和變色的物體
2018年4月6日，南極熊獲悉，達特茅斯學院的研究人員最近在開發新的3D打印材料取得了顯著的突破。
開發出一種創新的“智能墨水”，3D打印出的物體形狀和顏色隨著時間的推移會發生改變。這一過程通常被稱為4D打印，下一代增材制造，可以在生物醫學和能源行業等領域有各種應用。
“這項技術為3D打印的物體帶來了生機，”達特茅斯大學化學助理教授陳峰科說。 “雖然許多3D打印結構只是不能反映材料分子性質的形狀，但這些油墨將功能分子帶到了3D打印領域，現在我們可以打印各種用途的智能對象。”
這個開創性的項目試圖找到一種方法來提供對3D打印物體分子結構的更高級別的控制。 這樣做的好處是巨大的，使設計能力大大增加。
該墨水是基于聚合物的“載體”創建的，該載體可以將智能分子系統整合到打印凝膠中。這允許將它們的功能從納米級轉換到宏觀級，3D打印之后不再硬化，材料會進一步發生化學反應，將活性分子成分鎖定在一起并引發轉化。例如，通過熒光跟蹤器，可以使物體響應于諸如光的外部刺激而改變顏色。
這些3D打印的“4D”物體可以反復膨脹和收縮。這種收縮可以用來將3D打印物體的尺寸減少100倍，提供10倍的分辨率。這意味著使用達特茅斯團隊的墨水可以將普通打印機的功能擴展到更復雜的打印機的水平，使其能夠以更高的分辨率進行打印，而無需更改其操作，因為墨水預先編程轉化為對象的能力。
“這個過程可以使用1000美元的打印機來替代前需要10萬美元的打印機，這項技術具有可擴展性，適應性強，可以顯著降低成本。”
盡管距離能夠動態適應環境并改變其配置的全功能智能3D系統還有一段時間，但這種新型智能墨水的開發已經具有一定的潛在用途。 目前設想改進的精密過濾器和存儲裝置的制造，是可以從打印后控制結構轉換的能力中受益的。
展開 探索智能制造前沿，3D打印技術引領行業應用與創新突破
從早期的原型制作工具，到當下廣泛應用于眾多領域的先進增材制造技術，3D打印正以其獨有的優勢和創造力，持續推動著人們的生產和生活方式。它不僅簡化了傳統的模具制造流程，大幅降低了產品打樣的生產成本，還為個性化定制和小批量生產開辟了全新的可能性。這一技術的進步標志著對智能制造前沿的深入探索，為行業應用與創新突破開辟了新的途徑。
時至今日，3D打印技術的廣泛應用已經給各行各業帶來了不同程度上的影響，積極推動了社會前進的步伐。在一些工業電子領域中，關于手板打樣的速度已借助3D打印技術顯著提升，復雜結構不再被輕易限制，展現出了極高的靈活性；在汽車制造業中，其可以應用于內飾件或機械零部件等多個方面，使設計變得更加貼合，有效加快了新功能的驗證和開發；在消費品制造業中，3D打印憑借能夠個性化定制的優勢，為產品創新不斷提供著新的方向，滿足了廣大用戶日益多樣化的打印需求。此外，3D打印技術在醫療、航空、建筑等其他領域，同樣展現出了持續的創新動能。
為了讓大家更直觀地了解3D打印技術的應用價值，我們選取了醫療領域的一個具體案例，即嘉立創3D打印在醫學模擬教育中的創新應用。據了解，通過與上海夢之路數字科技有限公司的合作，嘉立創3D打印技術利用其SLA立體光固化成型工藝，成功打造了一套高度仿真的教學工具，主要包括模擬電子取藥臺、模擬注射器、模擬醫用藥瓶以及模擬操作標簽等。這些工具為醫學生提供了接近真實臨床的操作環境，實際地幫助了學生提高臨床實踐能力。當然，3D打印技術也可用于生產復雜結構的假肢、牙科矯正器等醫療物品，讓更多人受益于科技進步。以上應用均充分展示了3D打印技術的多功能性和高效性。
這些行業上的創新突破，進一步驗證了3D打印技術已經成為推動社會經濟發展的重要力量。無論是加速產品概念的成功率，還是作為教學工具，3D打印都在用其獨特優勢，為社會帶來更多的便利。
展開 一款智能機器人手臂 可以繪圖雕刻以及3D打印
“
“目前，我們正致力于通過語音命令控制機器人，以便人們可以在未來借助 Google 智能助理控制手臂，” Henry Shan 表示。
目前，它在眾籌平臺 Indiegogo 的售價為 349 美元。
