带打印电子地磅

太赫兹波，指频率为0.1-10 THz的电磁波，位于微波和红外之间，属于电子学与光子学的过渡区间。由于具有光子能量低、穿透力强、特征光谱分辨能力好等属性，太赫兹技术在生物传感、无损检测以及高速无线通讯等领域具有重要的应用前景。然而，由于自然界中的天然材料在太赫兹频段没有电磁响应，导致太赫兹频段的功能材料和器件非常匮乏，这也是造成太赫兹技术尚未广泛应用的重要原因。THz超材料，一种新型的周期性人工电磁材料，其性质主要取决于所设计的结构，通过特定的结构设计，可获得与自然界已知材料截然不同的电磁性质，从而实现丰富的功能器件，如吸波器、调制器和偏振转换器等。目前常见的太赫兹超材料，主要由光刻工艺制备得到，存在制备工艺复杂、加工成本高的问题。此外，目前宽带吸波器常采用上下重叠式多层结构设计，其在太赫兹频段所需的多步光刻工艺更是进一步提高了加工难度及成本。因此，探索太赫兹器件的无光刻、低成本、简单高效的制备方法获得超宽带太赫兹吸波器，将有利于促进太赫兹技术的繁荣发展。 近日，西安交通大学张留洋教授课题组提出了一种偏振不敏感的超宽带太赫兹吸波器设计及其制备方法，该超宽带吸波器由叠堆于类宝塔基底表面的多层环形谐振器构成，通过相邻谐振器共振模式的重叠实现带宽的扩展，最终通过叠堆12层圆形和环形谐振器实现1.07-2.88 THz频段的近完美吸收。该研究结合微尺度3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）制备得到实验样件，实验测试结果验证了宽带吸收机理的准确性。该成果以“Three-Dimensional Printed Ultrabroadband Terahertz Metamaterial Absorbers”为题发表于国际期刊Physical Review Applied上，该研究工作由西安交通大学机械工程学院博士生沈忠磊与硕士生李胜男共同合作完成。图1 具有面外形态的太赫兹吸波器结构示意图图2 太赫兹超宽带吸收谱 通过结合微尺度3D打印技术，超宽带太赫兹吸波器可由简单的三步工艺制备得到。其中，周期性阵列的三维类宝塔结构采用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）加工得到。实验结果表明：得益于高精度的微尺度3D打印技术，测试所得的宽带吸收谱谐振频率和吸收幅值均与数值模拟结果较为吻合。图3 太赫兹超宽带吸波器实验验证（其中单元周期Px=Py=185μm，顶层圆形谐振器半径r12=10μm, 叠堆环形谐振器宽度w=6μm，叠堆层厚Dt=10μm） 此外，文章进一步证明了该制备方法之于常见太赫兹窄带吸波器制备的适用性。实验结果表明：两种太赫兹窄带吸波器的吸收谱测试结果与数值模拟结果和理论结果均较为吻合，表明基于微尺度3D打印技术的制备方法同样可实现对常见太赫兹窄带吸波器的高质量制备。图4 太赫兹窄带吸波器实验验证原文链接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.16.014066官网：https://www.bmftec.cn/links/10

太赫兹波，指频率为0.1-10 THz的电磁波，位于微波和红外之间，属于电子学与光子学的过渡区间。由于具有光子能量低、穿透力强、特征光谱分辨能力好等属性，太赫兹技术在生物传感、无损检测以及高速无线通讯等领域具有重要的应用前景。然而，由于自然界中的天然材料在太赫兹频段没有电磁响应，导致太赫兹频段的功能材料和器件非常匮乏，这也是造成太赫兹技术尚未广泛应用的重要原因。THz超材料，一种新型的周期性人工电磁材料，其性质主要取决于所设计的结构，通过特定的结构设计，可获得与自然界已知材料截然不同的电磁性质，从而实现丰富的功能器件，如吸波器、调制器和偏振转换器等。目前常见的太赫兹超材料，主要由光刻工艺制备得到，存在制备工艺复杂、加工成本高的问题。此外，目前宽带吸波器常采用上下重叠式多层结构设计，其在太赫兹频段所需的多步光刻工艺更是进一步提高了加工难度及成本。因此，探索太赫兹器件的无光刻、低成本、简单高效的制备方法获得超宽带太赫兹吸波器，将有利于促进太赫兹技术的繁荣发展。 近日，西安交通大学张留洋教授课题组提出了一种偏振不敏感的超宽带太赫兹吸波器设计及其制备方法，该超宽带吸波器由叠堆于类宝塔基底表面的多层环形谐振器构成，通过相邻谐振器共振模式的重叠实现带宽的扩展，最终通过叠堆12层圆形和环形谐振器实现1.07-2.88 THz频段的近完美吸收。该研究结合微尺度3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）制备得到实验样件，实验测试结果验证了宽带吸收机理的准确性。该成果以“Three-Dimensional Printed Ultrabroadband Terahertz Metamaterial Absorbers”为题发表于国际期刊Physical Review Applied上，该研究工作由西安交通大学机械工程学院博士生沈忠磊与硕士生李胜男共同合作完成。图1 具有面外形态的太赫兹吸波器结构示意图图2 太赫兹超宽带吸收谱 通过结合微尺度3D打印技术，超宽带太赫兹吸波器可由简单的三步工艺制备得到。其中，周期性阵列的三维类宝塔结构采用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）加工得到。实验结果表明：得益于高精度的微尺度3D打印技术，测试所得的宽带吸收谱谐振频率和吸收幅值均与数值模拟结果较为吻合。图3 太赫兹超宽带吸波器实验验证（其中单元周期Px=Py=185μm，顶层圆形谐振器半径r12=10μm, 叠堆环形谐振器宽度w=6μm，叠堆层厚▲t=10μm） 此外，文章进一步证明了该制备方法之于常见太赫兹窄带吸波器制备的适用性。实验结果表明：两种太赫兹窄带吸波器的吸收谱测试结果与数值模拟结果和理论结果均较为吻合，表明基于微尺度3D打印技术的制备方法同样可实现对常见太赫兹窄带吸波器的高质量制备。图4 太赫兹窄带吸波器实验验证原文链接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.16.014066

PeJet-ElectroJet多材料多通道微电子打印机 ? Multi-Channels Process 业内独创八通道可同时装载多种材料混合叠层打印技术 ? Multi-Materials Jettable 高性能导电材料, 电介质绝缘材料及抗刻蚀剂材料等 ? Low Cost & High Efficient Production & All in one Electronics Printer 低成本, 高的生产效率, 真正微电子打印设备创新点：1.可同时打印多种材料 2.独创8通道喷墨打印 3.可进行不同材料叠层打印

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制官网：https://www.bmftec.cn/links/10

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100404该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制官网：https://www.bmftec.cn/links/10

7月3-5日，为期三天的“2020慕尼黑上海电子展”在国家会展中心（上海）正式落下帷幕。本次展会吸引了不少行业厂家参展，为大家带来了一场行业盛宴，作为高精密微尺度3D打印的先行者和领导者，BMF深圳摩方在此次展会中也收获颇丰。穿梭不息的参展人流，见证了BMF所收获的热情与期待。下面，请跟随我们的镜头一起来回顾下BMF展位那些不容错过的精彩画面~此次展会，BMF深圳摩方主要展示以连接器为主的高精密3D打印工业应用案例，现场受到安费诺、ERNI等众多连接器领域企业的重点关注，并与我们的工作人员进行了密切沟通与交流。同时，许多展会观众还对展位上的内窥镜、生物医疗等其他领域的相关应用案例表现出浓厚的兴趣与深切的认可。凭借在高精密3D打印领域的领先技术与产品优势，BMF深圳摩方在展会上获得高度瞩目，让人眼前一亮。来自四面八方的厂家、经销商和预约客户通过本次展会，对BMF的产品和技术能力有了更深入的了解。 自2016年成立以来，BMF深圳摩方始终专注于高精密微尺度3D打印领域，秉承将3D打印转变为真正的精密快速成型及直接生产制造的理念，其nanoArch® 系列3D打印系统为精密增材制造量身定做。如今，BMF已发展成为高精密3D打印领域的最具实力的代表企业之一，在同行业中的销量也稳居前列。截止到本次展会结束，BMF在本次展会收获众多客户的深度合作意向，为BMF今后的发展奠定了更为坚实的基础。TCT亚洲展展会预告：NEXT亚洲3D打印、增材制造展览会（TCT Asia）展会时间：2020年7月8-10日展会地点：上海新国际博览中心展位信息：E5/C65观展预约网址：www.tctasia.com.cn

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近年来开发了许多用于医疗保健的软性电子设备，它们提供了包括生物信号检测、健康监测、神经刺激、脑机接口等一系列的功能。为了实现可伸展性，电路和互连是通过将刚性导电材料图案化为蛇形几何形状或使用内在可伸展的导体。然而，弹性体和生物组织的力学和化学特性不匹配的情况不可避免地存在，这可能导致免疫反应，损害电子产品的功能。基于水凝胶的电子器件可以与生物组织有内在的相似性，在生物医学应用中具有潜在的用途。理想情况下，这种水凝胶电子器件应该提供可定制的三维电路，但用现有的材料和制造方法制作封装在水凝胶基质中的复杂三维电路是具有挑战性的。鉴于此，西湖大学周南嘉、陶亮团队报告了使用基于可固化水凝胶的支撑基质和可拉伸银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。支撑基质具有屈服应力流体行为，因此移动打印机喷嘴产生的剪切力会产生暂时的流体状状态，从而可以在银水凝胶墨水电路和电子元件的基质中准确放置。印刷后，整个矩阵和嵌入式电路可以在 60°C 下固化，形成柔软（杨氏模量小于 5 kPa）和可拉伸（伸长率约为 18）的单片水凝胶电子器件，而导电油墨表现出约1.4×103 S cm-1。研究人员进一步使用该三维打印方法来创建应变传感器、电感器和生物电极。相关研究成果以题为“Three-dimensional printing of soft hydrogel electronics”发表在最新一期《Nature Electronics》上。本文第一作者为西湖大学Hui Yue 与Yao Yuan 。【EM3DP的材料设计】作者通过利用海藻酸盐-PAM双网络水凝胶的正交交联机制开发了一种可固化的水凝胶基质：海藻酸盐链与Ca2+形成离子交联，而PAM网络是由丙烯酰胺和交联剂通过自由基聚合共价交联形成的（图1a）。然后将这种离子交联的凝胶粉碎、过滤和脱气，以产生平均直径约为20μm的透明的水凝胶微粒，并表现出屈服应力流体行为；并将它作为EM3DP的支持基质（图1b）。接下来作者通过将准备好的支撑基质凝胶与5μm大小的Ag薄片以及甘油和水溶性聚合物（例如聚乙烯吡咯烷酮）混合来开发导电油墨（图1a），EM3DP在定制的直接墨水书写平台上进行（图1b）。印刷后，水凝胶在60°C下加热以触发PAM的自由基聚合，固化整个基质和嵌入式电路（图1c（i），（ii）），Ag薄片在水凝胶中形成渗透通道，在墨水和基质之间没有观察到明显的接缝（图1c(iii)，(iv)）。如图1d所示，固化后的嵌入电路的水凝胶可以承受较大程度的拉伸和扭曲，一旦应力消除，可以完全恢复到原来的形状。图1e进一步证明EM3DP在制造自由形式3D结构方面的能力。图 1. 通过 EM3DP 制造水凝胶电子器件【基质和导电油墨的流变特性】在固定的交联剂/单体质量比下，无论藻酸盐含量如何，所有支撑基质都表现出剪切稀化行为（图2a），并且它们的粘度、储能模量（G'）和损耗模量（G”）随着藻酸盐含量从0.99%上升到2.31%（图2b）。藻酸盐含量为0.99%的基质像液体一样流动，而藻酸盐含量为1.65%和2.31%的基质表现为凝胶（图2c）。考虑到其中间的流变特性，使用藻酸盐含量为1.65%的基质凝胶来制备导电油墨。将Ag薄片添加到基质凝胶中会增加其粘度（图2d）)，表明Ag薄片既充当导电填料又充当流变改性剂。与原始基质凝胶相比，1.5×Ag墨水（Ag/水凝胶质量比=1.5）显示出大约十倍的粘度增加，而其剪切稀化行为保持不变。随着Ag/水凝胶质量比从0增加到1.5，墨水的G'和G”值也显示出大幅增加（图2e）。作者通过优化打印参数，包括压力和喷嘴移动速度，可以精确控制打印出的墨丝宽度与喷嘴内径一致（图2f），并且所有灯丝都呈现出近乎圆形的横截面。打印的长丝在热固化过程中没有表现出明显的形状变化或起泡。图 2. 支撑基质和导电油墨的流变特性【固化水凝胶基质的机械性能】图3a、b比较了通过传统的一锅法（非粉碎）和本文方法（粉碎）制备的藻酸盐-PAM水凝胶在固定交联剂/单体质量比和不同藻酸盐含量下的拉伸应力-应变曲线。随着藻酸盐含量从0.99%增加到2.31%，未粉碎和粉碎水凝胶的拉伸杨氏模量分别从5.35增加到7.69kPa和从2.80增加到3.71kPa（图3c）。在固定的藻酸盐含量(1.65%)下，将水凝胶的交联剂/单体质量比从0.016%提高到0.082%会导致拉伸杨氏模量从3.05略微增加到3.30kPa，但λ从11.3大幅提高到19.5（图3e、f）。图 3. 固化水凝胶基质的拉伸机械性能【导电油墨的电性能】作者制备了具有随机和分离分布的Ag薄片的Ag-水凝胶复合材料。具有随机分散的Ag薄片的复合材料未能形成相互连接的导电通路（图4a）。相反，在分离的复合材料中，Ag薄片在水凝胶域之间的边界处密集堆积并彼此紧密接触（图4a（右红线））。结果，随着Ag/水凝胶质量比分别从0增加到0.5、1.0和1.5，分离的Ag-水凝胶复合材料的电导率从1.5×10–3增加到2.1×101、4.0×102和1.4×103&thinsp S cm–1（图4b）。在相同的Ag/水凝胶质量比（0.5、1.0和1.5）下，具有随机分布的Ag薄片的Ag-水凝胶复合材料的电导率分别仅为6.9×10–3、6.9×101和3.4×102&thinsp S cm–1。作者接下来表征了Ag-水凝胶复合材料在拉伸应变下的电性能（图4c）。作者使用0.5×Ag、1.0×Ag和1.5×Ag的油墨印刷了线宽为250μm、长度为18mm的线性水凝胶电阻，显示初始电阻（R0）分别为246.5、10.9和3.7 Ω（图4d）。在慢速（5mm/s）循环拉伸试验（300%的应变）下，1.5×Ag电阻的R/R0值在前50个循环中从2.7略微增加到3.1，但之后保持稳定（图4e）。打印的气动执行器可以通过测量曲率传感器的R/R0变化来检测（图4g，f）。图 4. Ag-水凝胶导电油墨和印刷的可拉伸水凝胶电子器件的电特性【功能性水凝胶电子产品的制造及生物医学应用】为了说明EM3DP技术的多功能性，作者制造了一系列不同的水凝胶电子设备：电阻传感器、配备曲率传感器的执行器、电感器和生物医学电极。印刷设备表现出出色的机械稳定性和电气性能（图5a-f），以及与外部环境（如商业组件、设备引线和生物组织）的简单和保形接口（图6a-k）。与现有的水凝胶电子产品制造方法相比，本文的材料和制造方法可提供高精度、可设计性和自动化。因此，该方法应该为用于诊断和治疗设备的柔软、可定制的3D水凝胶电子设备开辟新的设计可能性。图 5. 功能性水凝胶电子器件的制造图 6. 3D 打印全水凝胶电极的生物医学应用【小结】作者报告了使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和导电银（Ag）水凝胶墨水的水凝胶电子的EM3DP。颗粒状的离子交联水凝胶表现出一种屈服应力的流体行为，使其能够适应具有高导电性（1.4×103 Scm-1）和伸展性的导电油墨的沉积。当喷嘴产生的剪切应力大于屈服应力时，3D打印机喷嘴的运动会使水凝胶基质过渡到暂时的流体状态，然后再返回到固体状态。打印后，基质和墨水可以通过激活共价交联机制而固化在一起，从而形成柔软（杨氏模量，5Ka）和可拉伸（伸长率约18）的整体水凝胶，将电路包裹起来。作者使用3D打印方法来创建一系列基于水凝胶的电子设备，包括应变传感器、配备曲率传感器的执行器、电感和生物医学电极。发光二极管（LED）和射频识别（RFID）芯片等电子元件也可以通过自动混合打印工艺轻易地纳入电路中，以扩大打印设备和电路的功能。来源：高分子科学前沿

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100404该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制

Neo's 打印机是和瑞士万通最新Titrino plus 系列滴定仪、水分仪配套使用的最新的热敏打印机。 使用Neo&rsquo s 打印机可以在实验室里方便快捷的打印并保存分析结果。安装Neo&rsquo s 打印机非常方便，把 打印机和滴定仪连接，然后在滴定仪、水分仪或者配液器的菜单中选择打印机型号，然后一切OK！ Neo&rsquo s热敏打印机可以打印结果、滴定参数、和曲线等。打印速度快，非常安静，且体积小巧，只需 A4纸的一半面积即可摆放，非常适合实验室使用。由于采用了特殊的打印纸，打印结果保存正确的话， 可确保10年可读。 Neo's 打印机可以与以下滴定仪连接使用： 848型Titrino plus滴定仪、 877型Titrino plus 滴定仪 870型KF Titrino plus 容量法卡氏水分仪、 876型Dosimat plus 配液器、 865型Dosimat plus 配液器

3D打印是制造业热门技术，应用范围极广。它既可以打印塑料、陶瓷等非金属材料，也可以打印钢铁、铝合金、钛合金、高温合金等金属材料，以及复合材料、生物材料甚至是生命材料，成形尺寸从微纳米元器件到10米以上大型航空结构件，为现代制造业发展及传统制造业升级转型提供了巨大契机。相较传统制造方法，3D打印在理念上大为不同。我们经常使用的产品都是三维的，传统制造方法是模具成形或者切削加工，也被称作是等材制造及减材制造。等材制造就是人们熟知的铸锻焊，已经有数千年历史。无论是四川的三星堆，还是陕西的兵马俑，都能看到用等材制造方法制成的精美铜器。电动机问世后，以其为动力，可以对材料进行切削加工。因为在车铣刨磨的加工过程中材料逐渐被切掉，所以被称为减材制造。与上述两种传统制造方法相比，我们俗称的3D打印技术是上世纪80年代发明的新制造方法，类似燕子衔泥造窝，材料一点一点累加，造出三维物体来，因此又称增材制造。虽然从理念上说，燕子衔泥、万里长城都可以视作增材制造，但是只有在计算机控制下，把需要的材料按照设计累加到需要的地方，实现控形控性，才是真正的增材制造。赋能产品设计制造，推动高端制造业长足进步经过多年研究与发展，人们发明了光固化、粉末烧结、丝材累加等3D打印技术。这3种技术分别利用激光扫描液态光敏树脂表面，使之固化，或者高能束扫描材料粉末，使之烧结，或者采用热/电弧/高能束熔融丝材按照图形剖面铺设等方法，在剖面上一层层累加，制成三维实体零件。信息技术日新月异，3D打印技术在计算机控制下，可以打印出多种材料、任意形状，因此在工业及日常生活中，正带来许多重大变化。不同的制造技术有不同的技术特点。比如等材制造的铸锻焊过程，需要模具、砂型，如果我们只做一件样品，成本上就划不来，它更适合于批量制造。当然，也可以用减材制造进行切削加工，但加工过程会造成材料浪费。比如航空航天制造中，为实现轻量化，一些零件很大却很轻，形状复杂，要把材料尽可能地分布在边沿，这就需要切掉很多材料。对一些像铝合金、钛合金这样贵重的金属来说，付出的成本高昂。3D打印技术摆脱了模具、工装夹具等生产准备工作，在新产品开发、首件制造等方面，极大缩短了周期，降低了成本。而且通过计算机控制，完全实现数字化，哪里需要材料，就可以把材料堆积到哪里，做到节材制造。目前，我国不少企业的制造能力强，但产品开发能力相对不足，制约了制造业向价值链顶端的发展。3D打印可以帮助我们补足这一短板，缩短设计迭代、样机制作、评价、分析、改进、量产等流程。如在航空航天等高端装备的快速开发和迭代升级方面，3D打印已成为新产品开发的有力工具。3D打印还为创新设计拓展出巨大空间。过去设计师虽然有很好的构想，但由于模具制造的复杂性、切削加工空间的可达性，不能按照原构想来设计，只能把大的零件拆成几十、上百个小零件，设计与制造的成本随之增加。对于传统制造难以实现的零件形状或结构，3D打印可以胜任，通过结构一体化制造，实现最优设计构想。这就为设计创新、产品创新、装备创新提供巨大空间，由此为制造业带来不可估量的效益。比如，一家生产飞机发动机的大型公司，原来在制造发动机燃油喷嘴过程中，由于制造技术的局限，需要把喷嘴分成20多个零件去制造。这20多个零件中的每一个都要达到微米级，装配在一起时需要焊接，然而一焊接，就达不到微米级的精度了。结果，燃油喷嘴的制造缺乏一致性，燃油效率很难优化。而现在，可以把20多个零件一体化地3D打印出来，化繁为简，提高了零件的燃油效率，大大增强产品竞争力。除了擅长复杂零件的设计制造，3D打印还可以在个性化制造上大显身手。伴随信息化进程，个性化制造在越来越多的领域替代流水线式大批量制造。家电、可穿戴电子设备乃至汽车等消费品越来越呈现个性化趋势，而3D打印尤为擅长个性化制造。比如为运动员3D打印一双最适合其脚型的鞋子，将有助于改善穿着体验，提高运动成绩。在精准医疗领域，如骨科手术辅具、牙科正畸、手术模型等方面，能够越来越多地看到3D打印的应用。3D打印医疗器械新产品层出不穷，已从最初用于制造生物假体，扩展至细胞、组织和器官打印研究，未来或将用于人体器官再创，为人类带来福祉。产业链不断扩展，“3D打印+”迈上新台阶全球增材制造产业链正在不断扩展。航空航天、航海、能源动力、汽车和轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、数字创意、建筑等领域的企业和服务厂商不断涌入增材制造产业。汽车行业超越航空航天、医疗等领域，成为3D打印技术的第一大应用行业，包括原型设计、模具制造和批量化3D打印零件等。3D打印在前沿科学研究方面，也发挥着越来越重要的作用。3D打印技术能在可控条件下，快速将不同材料混合在一起，打印试件或零件，因此可以按照材料基因组方法，实验与发明新合金、新复合材料，为工业应用快速开发出更多更好的新材料，满足高端装备、新产品的多方面需求。近年来，功能梯度材料越来越受到重视。用多种不同材料打印零件，将材料分层，不同材料打印在不同层，零件就可以实现表面是耐磨、耐腐蚀的，里面是高强度、韧性好的，再里面就像人体的骨头一样，是疏松的蜂窝状结构。如此一来，产品在增强刚性的同时减轻了重量。当前，人们正致力于增材制造技术开发与产业化。3D打印已经应用于我国航空航天开发和小批量制造、汽车快速开发及轻量化、精准医疗、文化创意等领域。在材料制备、3D打印主流工艺与装备、关键零部件、控制软件及各领域工程应用等方面，初步形成创新链与产业链。去年，我国增材制造产业规模增速高于全球同期增速。我国已将3D打印应用于飞机起落架这类高负荷承力件；中国首枚火星探测器“天问一号”的运载火箭发动机上，安装了许多3D打印零件。作为一种短流程的制造技术，3D打印在抗击新冠肺炎疫情中也发挥了作用，如3D打印医疗方舱、护目镜、呼吸阀等。经过近40年发展，增材制造已经迈向“3D打印+”阶段。从开始的原型制造逐渐发展为直接制造、批量制造；从以形状控制为主要目标的模型模具制造，到形性兼具的结构功能一体化的部件组件制造；从微纳米尺度的功能元器件制造到数十米大小的民用建筑物打印… … 增材制造作为一项变革性技术，是先进制造的有力工具，是智能制造不可分割的重要组成部分。随着“3D打印+”的深入开展，增材制造、减材制造与等材制造将走向互融互通。不同制造技术各显其长，发挥合力，共同推动我国由制造大国向制造强国迈进。（作者为中国工程院院士、西安交通大学教授）

近期，BMF摩方公司面向全球市场发布第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch™ S240，该款新机在深圳研发生产，现已开启全球预售。microArch™ S240一直以来，摩方超高精密3D打印系统，以其超高分辨率和微尺度加工能力闻名于业界。那么，microArch S240作为第二代机型，拥有哪些特点呢？首先，S240保持了第一代S140打印机在高精密方面的特点——10μm打印精度，±25μm加工公差。同时，为了更进一步满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，S240具备更大的打印体积（100mm×100mm×75mm），打印速度提升最高10倍以上，能够生产更大尺寸的零部件，或实现更大规模的小部件产量。在打印材料方面，S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料，极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。microArch™ S240使microArch S240超高精密3D打印机成为理想的科研和工业生产设备，其附加特性包括：①先进的薄膜滚刀涂层技术允许更高的打印速度，使打印速度最高提升10倍以上；②能够处理高达20000cps的高粘度树脂，从而生产出耐候性更强、功能更强大的零部件；③能够打印工业级复合聚合物和陶瓷光敏材料，包括与巴斯夫合作开发的全新功能工程材料。microArch S240技术原理microArch S240基于BMF摩方的专利技术——面投影微立体光刻技术（PμSL）构建，并融入了摩方自主开发的多项专利技术。摩方PμSL是一种微米级精度的3D光刻技术，这一技术利用液态树脂在UV光照下的光聚合作用，使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间，并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作出复杂三维器件。因其复杂精密零部件快速成型的特点，摩方PuSL技术成为众多领域原型器件开发验证和终端零部件小批量制备的最佳选择。这些领域包括：电子通讯、微电子机械系统、医疗器械、生物科技和制药、仿生材料、微流控、微观力学等众多领域。“microArch S240 是摩方的一款面向工业批量生产的超高精密3D打印机。”摩方首席技术官夏春光博士说道，“它不但解决了市场上高精密3D打印技术慢的缺陷，同时还极大放宽了精密3D打印对材料的要求，比如拓宽了树脂的粘度范围，树脂中添加纳米颗粒等。因此它极大的推动了高精密3D打印从科研向工业的扩展。”

BMF摩方公司面向全球市场发布第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch™ S240，该款新机在深圳研发生产，现已开启全球预售。microArch S240一直以来，摩方超高精密3D打印系统，以其超高分辨率和微尺度加工能力闻名于业界。那么，microArch S240作为第二代机型，拥有哪些特点呢？首先，S240保持了第一代S140打印机在高精密方面的特点——10µm打印精度，±25µm加工公差。同时，为了更进一步满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，S240具备更大的打印体积（100mm×100mm×75mm），打印速度提升最高10倍以上，能够生产更大尺寸的零部件，或实现更大规模的小部件产量。在打印材料方面，S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料，极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。技术原理 microArch S240技术原理microArch S240基于BMF摩方的专利技术——面投影微立体光刻技术（PµSL）构建，并融入了摩方自主开发的多项专利技术。摩方PµSL是一种微米级精度的3D光刻技术，这一技术利用液态树脂在UV光照下的光聚合作用，使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间，并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作出复杂三维器件。因其复杂精密零部件快速成型的特点，摩方PuSL技术成为众多领域原型器件开发验证和终端零部件小批量制备的最佳选择。这些领域包括：电子通讯、微电子机械系统、医疗器械、生物科技和制药、仿生材料、微流控、微观力学等众多领域。“microArch S240 是摩方的一款面向工业批量生产的超高精密3D打印机。”摩方首席技术官夏春光博士说道，“它不但解决了市场上高精密3D打印技术慢的缺陷，同时还极大放宽了精密3D打印对材料的要求，比如拓宽了树脂的粘度范围，树脂中添加纳米颗粒等。因此它极大的推动了高精密3D打印从科研向工业的扩展。”microArch S240 附加特性 使microArch S240超高精密3D打印机成为理想的科研和工业生产设备，其附加特性包括： 先进的薄膜滚刀涂层技术允许更高的打印速度，使打印速度最高提升10倍以上；能够处理高达20000cps的高粘度树脂，从而生产出耐候性更强、功能更强大的零部件；能够打印工业级复合聚合物和陶瓷光敏材料，包括与巴斯夫合作开发的全新功能工程材料。官网：https://www.bmftec.cn/links/4

目前全球防疫形势依旧十分严峻，疫苗市场紧缺。为此我国某疫苗产商决定组建新产线，扩大疫苗的产能。 在疫苗的研制生产过程中，为确保各项数据的准确和可追溯，急需采购专业的分析天平和及其配套使用的天平数据打印机。而其中进口的专用天平数据打印机价格十分昂贵，而且供货周期较长，无法应对目前急需建设的疫苗产线。 我司在天平数据打印机已深耕多年，具有广大的用户群体，该疫苗厂商联系我司，希望我司能在短时间内为其提供60余套天平数据打印机，帮助其尽快完成产线建设。我司在接到需求后，迅速派出工程师了解详情，第一时间给出了完整的解决方案，并派出工程师上门帮助其一次性安装调试成功，大大加快了其疫苗产线的建设，并有效的降低了其使用成本。 我们在此次合作中提供的TX-110系列天平数据打印机符合GMP/FDA规范要求，可输出内容包括天平的型号、序列号、校准日期、校准情况、操作员签名等，还具备权限管理，可以禁止非授权人员操作电子天平。可支持所有带数据接口的电子天平，包括梅特勒、赛多利斯、奥豪斯、岛津以及国产全系列电子天平。

便携式、柔性和可穿戴电子设备的发展促进了高性能的电化学储能设备的快速发展。与电池和燃料电池相比，超级电容器表现出显著的优势，具有优异的倍率性能、杰出的循环寿命和卓越的安全性。然而，超级电容器的能量密度相对较低，不足以为电子设备提供连续且稳定的电源。为了提高能量密度，厚电极设计是有效的手段。而在传统的三明治结构的超级电容器中，平面电极的活性材料质量负载是相当有限的。设计三维多孔电极可以有效地提高活性物质的质量负载，同时保持较短的离子/电子传输距离和快速的反应动力学。但传统的制备三维多孔电极的方法通常复杂、昂贵、耗时，并且很难精确控制电极的结构。3D打印技术，通过计算机辅助设计/制造模型，对预定义的3D模型进行数字化控制，使得在短时间内精确控制和制造复杂结构成为可能。区别于传统的等材和减材制造技术， 3D打印技术可以实现几乎任何所需的立体几何形状，不需要所谓的模具或光刻掩模。这使得打印的超级电容器具有可调整的几何结构、高度集成、节省时间和低成本、以及卓越的功率和能量密度。为了总结这一领域的最新进展并为未来的研究提供设想，来自哈尔滨工业大学（深圳）的魏军教授团队，在Advanced Functional Materials上发表题为“3D Printed Supercapacitor: Techniques, Materials, Designs and Applications”的综述文章，回顾了3D打印超级电容器的最新进展，如图1所示。 图1. 3D打印超级电容器研究进展首先，介绍了用于制备超级电容器的代表性的3D打印技术，不同技术的原理图和特点如图2所示。 图2. 制备超级电容器的各种3D打印技术的原理图和特点接下来，文章重点介绍了超级电容器的可打印模块，包括电极、电解液和集流体，如图3所示。 图3. 用于3D打印超级电容器的材料在研究合适的可打印材料的同时，制造中的打印设计对于优化超级电容器的性能也是重要的。因此，文章总结了电极的设计（图4）、打印电极的后处理，并概括了3D打印超级电容器的不同构型（图5）。图4. 3D打印电极的不同结构设计 图5. 3D打印超级电容器的构型此外，还总结了3D打印超级电容器的各种应用，包括柔性可穿戴电子设备（图6）、自供电集成电子设备和传感系统（图7）。 图6. 不同类型的智能响应型超级电容器 图7. 3D打印的自供电集成系统，和超级电容器驱动的传感器系统。如图8可知，目前制备的3D打印超级电容器的能量密度与铅酸、镍氢电池和锂电池相当，有的甚至更高。 图8. 3D打印超级电容器的 (a)质量Ragone图， (b) 面积Ragone图最后，总结了目前3D打印技术的局限性和未来3D打印超级电容器的研究面临的挑战，并提出了一些可能的研究方向。 图9. 3D打印超级电容器的未来展望文章信息：Mengrui Li, Shiqiang Zhou, Lukuan Cheng, Funian Mo, Lina Chen,* Suzhu Yu,* Jun Wei,* 3D Printed Supercapacitor: Techniques, Materials, Designs and Applications, Advanced Functional Materials, 2022, 202208034.原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202208034

2013年4月11日，一场以“新产业革命”为主题的国际论坛在五台山召开，英国《经济学家》杂志主笔保罗麦基里远渡重洋前来参会，并随后对中国的3D打印等数字制造企业一探究竟。 　　在其《第三次工业革命》一文中，保罗麦基里将3D打印列为推动第三次工业革命转型动力之一，从而引爆3D打印讨论热潮的。而除了用手中笔提醒人们注意3D打印的保罗，近日来，打印衣服、自行车、假肢，甚至步枪、人体器官……3D打印机新的造物成果频频见诸报端。这一切似乎在向人们表明，3D打印改变传统制造业和我们的生活，都只是时间问题了。 　　然而，事实真的如此吗? 　　光“概念美”显然不够美 　　4月2日，3D打印概念股出现暴跌，板块内个股超声电子、机器人触及跌停，深天马A跌近7%，其他多个个股也均有不小的跌幅。 　　其实在两个月前的美国，3D概念股暴跌的景象已经发生过一次。 　　2月14日，做空机构香橼公司发布了针对美国3D打印龙头公司3D Systems的做空报告，指出3D打印技术已被过分炒作，3D公司股票估值过高，存在严重泡沫化。受此影响，美国3D打印概念股集体随即迎来大幅下跌，在报告公布后的两个交易日中，3D系统公司和其主要竞争对手Stratasys公司以及刚刚上市的ExOne公司跌幅均接近10%。 　　概念美，瓶颈多，短时间内难以纾解商业化难题——这是概念股暴跌背后映射出3D产业面临的真正问题。 　　3D打印产业发展的窘况，看数字便一目了然：2012年，全球3D打印机全行业销量只有不到5万台，这其中的两万台还是由龙头企业Stratasys一家售出的，另外有4000多台都是中关村企业太尔时代研制售出的。 　　与反映投资者对3D打印“信心指数”不稳定的股价相对应的，是3D打印底气不足的市场规模。根据美国消费者电子协会发布的最新年度报告，全球3D打印市场经过10余年的发展，仅有21亿美元的总量，即使以目前表现的约20%的年增速，未来几年内，全球3D打印产业的产值也不过是微软、苹果这种美国IT巨头单个公司产值的零头。 　　是什么在阻碍3D打印奔向千家万户和大工厂的脚步? 　　被材料“绑架”的神笔马良 　　“连机器带物料差不多两万块钱，用了整整四个小时才打印出一个小小的手环。”一位购买了3D打印机的用户徐天舒在微博上抱怨。 　　在他看来，3D打印机目前只能小规模打印一些复杂的物件，除了对个人用户来说成本太高，有限的材料选择也是很大的问题。“打印来打印去，不管是打印玩偶还是模型，都是固定的一种材料，时间长了新鲜感也就没了。” 　　除了个人用户对打印体验丰富性的要求，对工业级用户而言，材料的稀缺也让3D打印机是暂时只能用于小规模试制的“奢侈品”。一家已采用3D打印的医疗器械公司负责人向记者透露，工业级3D打印机使用的材质几乎不能通过淘宝等电商平台买到，很多只能匹配生产厂家提供的耗材，大多是国外进口，价格非常昂贵。 　　材料的限制“绑”住了用户的使用热情，也“绑”住了3D打印设备厂商阔步向前的步伐。 　　十多年前，曾任教于清华大学高分子材料研究所的冯涛尝试一边做3D打印设备，一边研发3D打印材料。然而，巨额的投资需求和短期内极小的市场回报，使他和团队不得不暂缓了工程塑料等材料的研制。 　　而今，冯涛是一家3D打印公司的掌门人，但情况依然没有好转。 　　虽然国际上先进的3D打印企业已能实现工程塑料、尼龙、树脂、石膏粉等十多种3D打印材料的打印，但是在国内，3D打印材料严重受限的“缺钙”现象丝毫没有好转——自主研发的3D打印机大多只能打印金属、ABS这区区两种材料，并且每一台机器只能打印一种材料，无法实现打印材料的自由切换。 　　“即便美国最先进的厂家有10多种打印材料，要想让3D打印进入大众消费领域，他们这个数量也远远不够。”冯涛说。 　　北京航空航天大学材料学院教授、凭借飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术获得国家技术发明一等奖的王华明介绍，之所以材料如此稀缺，是因为3D打印所用的材料是一套与传统材料学不同，需结合精密仪器、3D打印工艺和材料本身的相对独立的研发系统。在可应用的材料方面，所有的3D打印设备厂家都是白手起家。对于绝大多数企业来说，3D打印市场培育尚处初期，投资研发新材料的动力严重不足。 　　3D打印能打印人耳、肝脏等人体器官的消息频见报端，王华明则认为，“真正能打印出人体器官，那一定是生物组织工程的突破，而绝非3D打印机的功劳。” 　　“个性”也需“标准”牵手 　　假如材料问题解决了，成本也降下来了，能够帮人们随时随地实现个性打印，3D打印机是不是就能畅通无阻地“飞入寻常百姓家”呢? 　　答案依然是否定的，事情远非这么简单。 　　“打印精度是否达到厂家宣称的标准、喷头是不是容易堵，这些产品特性都没有官方的评价机制，只能上网查查、凭网友和同行的口碑推荐了。”一位想要购买一台桌面3D打印机的首饰设计师向记者表达了困惑。 　　她的担心绝非个例。记者调查发现，市场上专业3D打印设备公司的桌面3D打印机售价一万到三万元不等。然而，在一些硬件社区，只需花六千元就能买到一台DIY的3D打印机。 　　相差1到5倍的价格，质量上的差别，买家却很难从权威机构的质量认证标准上获得辨别。 　　事实上，中国机械工程学会特种加工分会此前已牵头制定了3D打印技术相关的安全标准、产品标准，但是对于这一标准，从业多年、被业界公认为3D打印行业专家的冯涛认为，“现有标准定得太低、太粗糙，几乎任何一家3D打印企业都能轻易达标。对维护行业健康竞争发展，对消费者权益也更为重要的具体的产品检测方法、检测标准，这些都没有明确的规定。” 　　冯涛认为，当3D打印机像手机、电视这种成熟的产品或电子仪器一样，由第三方机构都可对其产品达标情况进行检验时，3D打印机才有可能真正地“飞入寻常百姓家”。 　　市场培育的过程虽然漫长，却极少有人否认3D打印机的发展前景。“20年前机器人刚刚兴起时，发展也极其缓慢，但随着这一两年富士康等制造企业大规模启用工业机器人，工业机器人的发展拐点已经到来。同样是制造业变革的一部分，3D打印机肯定会与机器人一样，也会迎来这一天。”冯涛说。

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在

农药残留检测仪器可对上百种农产品和食品进行检测，分类管理，检测结果直观显示，方便人们清晰了解农产品的安全性，可直接打印出蔬菜名称。近年来，果蔬农产品的交易量较大。但由于农药残留的存在，许多果蔬农产品的质量安全受到了影响。农药残留检测仪器采用酶抑制率法比色法，快速、准确地检测水果、蔬菜等农林产品中有机磷和氨基甲酸酯类农药的含量。农药残留检测仪器具有操作简单、检测速度快、自动化程度高、检测结果准确、可同时检测多个样本、智能化程度高、数据采集方便等特点，不仅适用于企业自身检验、消费者自检等，同样适用于工商执法部门等，只需30分钟左右即可得到检测结果，小巧便携，相当于一个小型实验室并可随时进行现场测试。农药残留检测仪器可对多种蔬菜水果等农副产品进行快速检测筛查，确保上市农产品的食品安全，有效保障食品安全。

p style=" text-indent: 2em " 目前，新加坡科技与设计大学（SUTD）数字化制造与设计（DMAND）中心和耶路撒冷希伯来大学（HUJI）的科学家们合作开发出了一组极具弹性的UV固化水凝胶，其拉伸性可高达1300 ％，是UV固化3D打印方法的理想选择。目前这些水凝胶已被用来制造具有高几何复杂性和高打印分辨率的水凝胶结构。这项研究的具体内容刊登了在2018年4月刊的材料化学杂志B版中，同时它也在封面上作了介绍。 & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 水凝胶因具有亲水的聚合链网络，可保留大量的水分，因此在各个领域得到了广泛的应用。而最新报道显示极具弹性的水凝胶已经将其应用扩展到透明触摸板、软机器人技术和其他需要大变形的领域。 & nbsp & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 对于高弹性的UV固化3D打印水凝胶来说，其可拉伸强度达1300%并且与基于高分辨率数字光处理的3D打印技术相兼容，从而能够制造具有复杂几何形状的水凝胶结构，并广泛应用于生物医学和柔性电子产品等领域。 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 然而，传统的制造技术主要依赖于模具成型和铸造成型，然而其有限的几何复杂性和相对较低的制造分辨率极大地限制了该应用的发展潜力。结合最新的3D打印技术，人们还尝试使用3D打印技术构建几何形状更为复杂的水凝胶结构，包括多孔支架，血管网络，半月板替代物等。尽管如此，目前这种3D打印水凝胶的几何复杂性，打印分辨率以及弹性均有所不足，这些不足极大地限制了这种技术在许多领域中的应用。 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 2em " “我们已经开发出世界上最具拉伸性能的3D打印水凝胶样品。”来自SUTD科学与数学集团的助理教授Qi（Kevin）Ge说，他是该项目的共同领导人之一。 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 印刷的水凝胶样品可以拉伸高达1300％。同时，这些水凝胶与基于数字光处理的3D打印技术的相容性使我们能够制造分辨率高达7μm和复杂几何形状的水凝胶3D结构。 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " “这些可印刷的可拉伸水凝胶显示出优异的生物相容性，这使我们能够直接3D打印出生物结构和组织，这些水凝胶具有良好的光学清晰度，使3D打印隐形眼镜成为可能。更重要的是，这些可打印的水凝胶可以形成强大的界面结合商业3D打印弹性体，这使我们能够直接3D打印水凝胶-弹性体混合结构，如弹性印刷在弹性体基质上的柔性电子板和导电水凝胶电路。”Ge教授说。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 总的来说，我们相信高可拉伸性能和可UV固化的水凝胶以及基于UV固化的3D打印技术将显著增强制造生物结构和组织，隐形眼镜，柔性电子设备和许多其他应用的能力。 /p

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网：https://www.bmftec.cn/links/10

9月12日，重庆摩方精密科技股份有限公司（以下简称：摩方精密）亮相TCT Asia 2023，携多款新品于展位现场重磅发布，为微纳3D打印市场再添力作。工业级3D打印新作，全面进发小批量规模化生产摩方精密副总裁周建林在新品发布会上致辞，分享了摩方精密的品牌发展历程，以及在超高精密3D打印设备的研发成果。他提到，近几年摩方精密不仅在设备制造创新迭代升级，同时也在加紧布局终端应用的多类场景，此次新品发布的新设备、新终端、新材料及解决方案，也更好地诠释了摩方精密在精密电子和生物医疗两大领域的深耕成果。摩方精密坚持以客户为本，不断在行业深耕发展，为客户创造价值。本次发布的新一代工业级3D打印设备microArch® S350，是摩方精密在精密电子领域的创新之作，可用于小批量、规模化精密仪器的生产制造。microArch® S350依旧保持了摩方精密超高公差控制能力，将加工公差保持在±50μm，可达到QC-T-29017-1991汽车模制塑料零件高精度公差级别，充分满足工业应用的极致细节要求。为进一步提升科研及工业制造效率，microArch® S350将幅面尺寸增加至100 mm(L)*100 mm(W)* 50 mm(H)，可实现模型的小批量一体成型。摩方精密二代机标配的创新技术——薄膜滚刀涂层技术，使microArch® S350在工作中加快树脂流平，并适应更高粘度（~5000cps）树脂的加工。在兼具单投影模式、拼接模式、重复阵列三种打印模式的同时，摩方精密不断优化用户体验感，为microArch® S350配置了磁吸装置和侧移式绷膜，简化了用户在拆装组件过程中的操作步骤。在自动化和智能化设置方面，设备配备了自动供液系统，可实现打印材料精准给量。另外，为进一步方便用户使用，摩方精密同时发布了两款新型树脂材料，一款是具备高韧性、易拉伸、耐疲劳的韧性树脂ST1400，一款是用于POM 注塑、PDMS翻模的可溶性牺牲树脂，两者均可适配microArch® S350机型使用。首款终端应用发布、先锋破局生命科学新领域原创牵引，创新蝶变。摩方精密躬身入局，不断开拓新终端、新应用。此次新品发布，更是带来了在生物医疗领域的全新突破——毛细血管器官芯片，这是一款可实现更高细胞培养密度、连续数周的长期培养时间、更接近人体器官功能性的各种类器官的体外3D培养芯片。这也是摩方精密首次打印制作可直接用于体外的医疗器械终端应用，是突破传统打印样件用于模型验证的颠覆性创新。毛细血管器官芯片可应用在疾病模型分析、新药开发研究、生理模型探究、精准医疗研发、化妆品检测、环境评估、航天医学等领域的检测分析，具有非常广阔的应用前景。摩方精密产品应用总监彭瑛在现场展示了摩方精密圣地亚哥研究院利用毛细血管器官芯片，经灌输培养后成功得到了结直肠癌类器官和肾近端小管类器官。并对结直肠癌类器官进行预测药物的准确性分析，经过细胞活力检测结果，充分验证了结直肠癌类器官芯片的单方药物，和复方药物治疗结果与体内药物反应具有高度一致性。通过多项实验结果，充分验证了通过毛细血管器官芯片的灌输系统，可实现营养物质及代谢废物的物质交换过程，高度模拟出人体真实器官的体外构建平台，从而成功培育出人体类器官，极大提高了药物反应的预测精准度，从而有效节约科研时间和成本。毛细血管器官芯片是由摩方精密microArch® S230设备制作，为方便用户配套使用，摩方精密也专门提供了定制化芯片夹具和灌输系统。越是细微之处，更能彰显摩方精密秉持的人性化服务和用户友好型使用理念。摩方精密本次发布的新设备、新终端、新材料及解决方案，被行业广泛认为是微纳3D打印在精密电子和生物医疗行业的又一次创新突破，将进一步助推增材制造技术在精密制造和生命科学领域的跨越式发展。

作者：葛锜、李志琴、王兆龙、Kavin Kowsari、张旺、何向楠、周建林、Nicholas X Fang单位：1 Southern University of Science and Technology, China2 BMF Material Technology Inc., Shenzhen, China3 Hunan University, China4 Massachusetts Institute of Technology, USA5 Singapore University of Technology and Design, Singapore1文章导读投影微立体光刻(Projection Micro Stereolithography – PμSL)是一种基于面投影光固化原理的高精度（最高可达0.6微米）增材制造（3D打印）技术。该技术可以用于制造具有跨尺度与多材料特性的高精度复杂三维结构，在力学超材料、光学器件、4D打印、仿生材料及生物医学等领域具有广阔的应用前景。南方科技大学、深圳摩方材科技有限公司、湖南大学、麻省理工学院等单位的葛锜、李志琴、王兆龙、周建林、Nicholas X Fang等作者在《极端制造》期刊（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM）上发表《基于投影微立体光刻的3D打印技术及其应用》综述，系统介绍了投影微立体光刻3D打印技术的研究背景、最新进展及未来展望。2研究背景增材制造，又称3D打印，是一种以数字模型文件为基础，将部件离散成二维图形或者路径，通过逐层叠加的方式构造三维物体的快速成型技术。对比于传统制造方法，3D打印因具有制造高精度复杂三维结构、节省材料、方便快捷等优点，已被应用到航空航天、生物医疗、电子、汽车等国民经济领域。自被发明以来，3D打印发展出了各种不同的技术，包括熔融沉积成型(FDM)、墨水直写(DIW)、喷墨(Inkjet)、立体光刻(SLA)、选区激光烧结/熔融(SLS/SLM)、双光子(TPP)，以及基于数字光处理(DLP)的连续液体界面制造(CLIP)、大面积快速打印(HARP)、投影微立体光刻技术(PμSL)等。对比于其他3D打印技术，投影微立体光刻技术因其可同时实现高分辨率与大幅面3D打印（图1），被应用于前沿领域的复杂三维结构制造，并产生了一系列具有影响力的科研成果。南方科技大学葛锜副教授、湖南大学王兆龙助理教授与麻省理工学院Fang教授团队联合深圳摩方材科技有限公司针对投影微立体光刻3D打印技术在最近所做的相关代表性工作逐一地进行了详细介绍。图1 不同3D打印技术的打印精度与幅面范围3最新进展投影微立体光刻是一种通过将构成三维模型的二维离散图案投影到光敏树脂表面，激发局部光固化反应的方式，逐层叠加成型三维结构的3D打印技术。通过对光路系统、光源以及打印工艺的优化，最高打印精度可达到0.6微米。面投影微立体光刻因其能够快速一体化成型高精度、跨尺度、多材料复杂三维结构，在力学超材料、光学器件、4D打印、仿生材料以及生物医药方面应用广泛。深圳摩方科技有限公司将原有投影微立体光刻3D打印技术进行发展与升级（图2a），并成功地将其转化为工业级3D打印装备，实现了稳定的超高精度-大幅面3D打印（精度：2微米，幅面：50毫米×50毫米；精度：10微米精度，幅面：94毫米×52毫米幅面），用于力学超材料、生物医疗器件、微力学器件及精密结构件等工业应用（图2b-j）。图2 投影微立体光刻3D技术及其相关工业级应用。（a）高精度-大幅面投影微立体光刻3D打印技术原理；（b）-（j）工业级应用典型案例。在实现跨尺度、多材料3D打印方面，采用面投影与图形扫描技术相结合的方法实现了跨尺度3D打印(图3a)，采用吹气辅助投影微立体光刻法(图3b)与流体控制法(图3c)实现了多材料三维结构的快速打印。图3 跨尺度、多材料3D打印。（a）面投影与图形扫描结合实现跨尺度3D打印；（b）吹气辅助多材料3D打印；（c）流体控制辅助多材料3D打印。在实现力学超材料方面，通过投影微立体光刻3D打印技术一次成型以拉压变形占主导的八隅体桁架结构超轻-超硬力学超材料（图4a），通过多材料投影微立体光刻3D打印技术一次成型由两种不同刚度和热膨胀系数材料构成的负热膨胀系数超材料（图4b）。图4 力学超材料。（a）超轻-超硬力学超材料；（b）负热膨胀系数超材料。在光学器件打印方面，采用面投影立体光刻灰度曝光与表面浸润相结合的方法，实现光学镜头的3D打印（图5a），以及振动辅助与灰度曝光相结合的方法，实现表面纳米级光滑度的微透镜阵列3D打印（图5b）。图5 光学器件。（a）灰度曝光与表面浸润相结合实现光学镜头3D打印；（b）振动辅助与灰度曝光结合实现微透镜阵列3D打印。在4D打印方面，通过开发形状记忆光敏树脂，实现了大变形4D打印（图6a）、多材料4D打印（图6b）、自修4D打印（图6c），4D打印超材料结构（图6d）与4D打印吸能结构（图6e）等案例。图6 4D打印。（a）大变形4D打印；（b）多材料4D打印；（c）自修4D打印 （d）4D打印超材料结构；（e）4D打印吸能结构。4未来展望尽管面投影微立体光刻3D打印技术在近年来取得了快速的发展，但仍面临着如海量的图片数据传输与存储、多材料体素打印精确控制、高精度陶瓷打印等问题，亟待解决。5作者简介葛锜博士葛锜博士，南方科技大学机械与能源工程系长聘副教授。长期从事面投影微立体光刻3D打印技术研究，主要研究领域为4D打印、多功能3D打印、软物质力学、软体机器人、柔性电子等。王兆龙博士王兆龙博士，湖南大学机械与运载工程学院助理教授，长期从事微立体光刻3D打印，光学超材料及微流与热控理论及技术研究，先后参与包括重点国际（地区）合作研究项目及国家重点研发计划在内的多项国家自然科学基金和科技部重点研发项目。目前承担湖南省优秀青年基金及广东省重点领域研发计划等多项科研项目。Nicholas X. Fang博士Nicholas X. Fang博士，麻省理工学院机械系教授，长期从事包括微立体光刻3D打印技术在内的微纳技术研究，研究领域包括纳米光学、声学超材料、微纳制造、软物质等。本篇文章来自专辑：《极端制造》2020年第2期文章

机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构，而微机电系统和微驱动器的出现和发展为微型机器人的诞生提供基础。诞生背景 微型机器人出现是和微机电系统(MEMS)的发展是分不开的，可以说微型机器人就是可编程通用的微型机电系统工程。20世纪80年代后期，随着大规模和超大规模集成电路的迅速发展，微电子技术与机械、光学等学科的交叉融合促进了MEMS技术的迅速发展。和微机电系统一样，微型机器人的发展和微驱动器的发展也是紧密相关的。1987年美国加州大学伯克利分校取得一项轰动世界的突破性成就，首次研制出了转子直径为60~120μm的微型静电动机，随后MIT也研制出了100μm的静电动机。发展现状近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前景和军民两用的战略意义。以日本(三菱电子公司、松下东京研究所和Sumitomo电子公司等)为代表的许多国家在这方面开展了大量研究，重点发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空间医疗微系统和微型工厂。在国家自然科学基金、863高技术研究发展计划等的资助下, 清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系统进行了大量研究，并分别研制了原理样机。目前国内对微型机器人的研究主要集中在三个领域：面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器人；针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器人；面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器人。发展瓶颈微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速响应、高谐振频率、高附加值等特点。然而微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，而是集成有传感、控制、执行和能量的单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。而且建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、传感器、处理器等，由此展开的对微型机器人微部件的加工和研制，将有利于实现更高意义上的微系统集成。然而，传统的加工工艺远远满足不了这些微小部件加工需求，因此研究人员将目光逐步转移到近些年来非常火热的增材制造工艺。增材制造又称3D打印技术，它摒弃了传统加工工艺过程复杂、成本高、难度大等特点，能够快速、灵活设计各种复杂结构。而高精密微纳3D打印技术又成为微型机器人不可或缺的手段。3D打印技术在微型机器人的应用2019年4月，多伦多大学微型机器人实验室在《Science Robotics》刊登了一篇关于3D打印微型机器人的文章。研究人员将磁性元素钕的颗粒嵌入到柔性材料中，并通过3D打印技术设计二十多种不同形状的磁性机器人结构。研究人员使用一对强力的磁铁来翻转机器人特定部位钕的极性，使它们在磁场中发生排斥和吸引作用，并通过紫外线照射将这些磁性粒子锁定在相应的位置。通过特定的编程程序，控制微型机器人不同部位的极性，使其达到爬行、蠕动、翻滚、收缩等运动效果。文章链接：https://robotics.sciencemag.org/content/4/29/eaav4494现阶段，微型机器人大多还处于实验室或原型开发阶段，因此，现在所见到的微型机器人较为简单，但同时也能执行一些基本的操作指令，离实用化还有相当长的距离。未来随着技术的发展，会出现各种复杂三维的微型机器人，并且能够在各种复杂环境中作业。这同时亟需一种更为精密微细的加工工艺。下图是深圳摩方材料科技有限公司利用陶瓷3D打印机加工的微型齿轮，最小细节0.092mm。( BMF microArch S240陶瓷3D打印机加工的微型齿轮，最小细节可达0.092mm )一般而言，微型机器人整体尺寸不超过100mm，细节尺寸可以达到微米甚至纳米级别，这就对加工精度和自由度提出极高要求。传统的CNC加工工艺成本昂贵，灵活度低，一般适合大零部件的加工。而MEMS加工工艺过程复杂，垂直方向加工受限，适合二维加工。而3D打印技术，作为当前发展非常迅速的制造工艺，具有低成本、高效率、一体化加工成型的特点。虽然一直以来材料是3D打印技术难点之一，研究人员逐步开发一些功能性材料，比如掺杂磁性粉末颗粒增强磁性。并且也可以通过后期表面处理来弥补材料方面的不足，比如表面金属化、溅射镀膜、翻模等工艺。目前，能够实现高精度3D打印的工艺屈指可数，其中面投影微立体光刻（PμSL）工艺是其中之一。该工艺以深圳摩方材料科技有限公司为代表，已经研发出多款型号机型，并且实现商业化生产，为国内外多个大型公司提供高精密加工方案。下图是该公司10um精度设备nanoArch S140通过在高强度韧性树脂中掺杂磁性粉末颗粒（质量比20%）加工的磁性抓手以及磁性弹簧阵列结构。( 磁性抓手，最小壁厚可达0.070mm )( 磁性弹簧阵列，最小线径可达0.099mm )

机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构，而微机电系统和微驱动器的出现和发展为微型机器人的诞生提供基础。诞生背景 微型机器人出现是和微机电系统(MEMS)的发展是分不开的，可以说微型机器人就是可编程通用的微型机电系统工程。20世纪80年代后期，随着大规模和超大规模集成电路的迅速发展，微电子技术与机械、光学等学科的交叉融合促进了MEMS技术的迅速发展。和微机电系统一样，微型机器人的发展和微驱动器的发展也是紧密相关的。1987年美国加州大学伯克利分校取得一项轰动世界的突破性成就，首次研制出了转子直径为60~120μm的微型静电动机，随后MIT也研制出了100μm的静电动机。发展现状近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前景和军民两用的战略意义。以日本(三菱电子公司、松下东京研究所和Sumitomo电子公司等)为代表的许多国家在这方面开展了大量研究，重点发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空间医疗微系统和微型工厂。在国家自然科学基金、863高技术研究发展计划等的资助下, 清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系统进行了大量研究，并分别研制了原理样机。目前国内对微型机器人的研究主要集中在三个领域：面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器人；针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器人；面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器人。发展瓶颈微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速响应、高谐振频率、高附加值等特点。然而微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，而是集成有传感、控制、执行和能量的单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。而且建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、传感器、处理器等，由此展开的对微型机器人微部件的加工和研制，将有利于实现更高意义上的微系统集成。然而，传统的加工工艺远远满足不了这些微小部件加工需求，因此研究人员将目光逐步转移到近些年来非常火热的增材制造工艺。增材制造又称3D打印技术，它摒弃了传统加工工艺过程复杂、成本高、难度大等特点，能够快速、灵活设计各种复杂结构。而高精密微纳3D打印技术又成为微型机器人不可或缺的手段。3D打印技术在微型机器人的应用2019年4月，多伦多大学微型机器人实验室在《Science Robotics》刊登了一篇关于3D打印微型机器人的文章。研究人员将磁性元素钕的颗粒嵌入到柔性材料中，并通过3D打印技术设计二十多种不同形状的磁性机器人结构。研究人员使用一对强力的磁铁来翻转机器人特定部位钕的极性，使它们在磁场中发生排斥和吸引作用，并通过紫外线照射将这些磁性粒子锁定在相应的位置。通过特定的编程程序，控制微型机器人不同部位的极性，使其达到爬行、蠕动、翻滚、收缩等运动效果。现阶段，微型机器人大多还处于实验室或原型开发阶段，因此，现在所见到的微型机器人较为简单，但同时也能执行一些基本的操作指令，离实用化还有相当长的距离。未来随着技术的发展，会出现各种复杂三维的微型机器人，并且能够在各种复杂环境中作业。这同时亟需一种更为精密微细的加工工艺。下图是深圳摩方材料科技有限公司利用陶瓷3D打印机加工的微型齿轮，最小细节0.092mm。( BMF microArch S240陶瓷3D打印机加工的微型齿轮，最小细节可达0.092mm )一般而言，微型机器人整体尺寸不超过100mm，细节尺寸可以达到微米甚至纳米级别，这就对加工精度和自由度提出极高要求。传统的CNC加工工艺成本昂贵，灵活度低，一般适合大零部件的加工。而MEMS加工工艺过程复杂，垂直方向加工受限，适合二维加工。而3D打印技术，作为当前发展非常迅速的制造工艺，具有低成本、高效率、一体化加工成型的特点。虽然一直以来材料是3D打印技术难点之一，研究人员逐步开发一些功能性材料，比如掺杂磁性粉末颗粒增强磁性。并且也可以通过后期表面处理来弥补材料方面的不足，比如表面金属化、溅射镀膜、翻模等工艺。目前，能够实现高精度3D打印的工艺屈指可数，其中面投影微立体光刻（PμSL）工艺是其中之一。该工艺以深圳摩方材料科技有限公司为代表，已经研发出多款型号机型，并且实现商业化生产，为国内外多个大型公司提供高精密加工方案。下图是该公司10um精度设备nanoArch S140通过在高强度韧性树脂中掺杂磁性粉末颗粒（质量比20%）加工的磁性抓手以及磁性弹簧阵列结构。( 磁性抓手，最小壁厚可达0.070mm )( 磁性弹簧阵列，最小线径可达0.099mm )—— END ——官网：https://www.bmftec.cn/links/10

生命健康产业，涵盖了与人类身心健康相关的所有产业活动，由健康农业、健康制造业和健康服务业三大板块组成。踏入 21 世纪，生命科学和生物技术的重大突破带来了基因检测、远程医疗、个体化治疗等新兴业态，为生命健康产业注入了新的活力。在这个变革的时代，生命健康产业以人为本，科技创新为核心，不仅拥有了新的发展动力，更赋予了新的内涵。摩方精密在生物材料、微流控、微针以及传感等多方面支撑生命健康领域的创新和发展，致力于为人们的身心健康提供坚实保障。据共研的数据来看，全球生命健康产业市场规模稳步增长。2022年，全球生命健康产业市场规模约为5.0万亿美元，按预计年复合增长率10.9%计算，到2031年全球生命健康产业市场规模将达到12.8万亿美元。01、生物材料应用来自湖南大学、华南理工大学、上海交通大学等的研究团队提出了一种具有可降解性、优异拉伸性和导电性的水凝胶。这种水凝胶可以通过使用基于面投影微立体光刻（Pµ SL）技术的3D打印技术等来制造。优异拉伸性、导电性、可降解性可采用基于PμSL的3D打印技术制作的水凝胶进行高精度制造，并通过摩方精密nanoArch® S140打印复杂三维结构，以海星和雪花进行验证。利用基于PμSL的3D打印技术打印海星和雪花，以表明水凝胶的高分辨率这种可降解的水凝胶可以作为环保型瞬态电子器件使用，由该团队制成的强拉伸性、导电性可降解水凝胶制成的人机界面，显示出惊人的超快速编程性能，可用于通过精确捕捉人体生理信号来控制外部机械手的功能。通过捕捉人体的EMG信号来操控机械手面投影微立体光刻（Pµ SL）技术可实现更多功能性柔性材料的研发，制备的结构细节及形状均可灵活设计从而适配更多应用场景，为下一代可穿戴设备的研发提供支持。02、微流控应用中南大学湘雅医院皮肤科、中南大学机电工程学院等研究团队提出了一种基于微流控混合器件的靶向脂质体的一步式合成方法，成功实现了多种靶向脂质体的高通量、高可控性制备。该团队基于靶向脂质体的制备流程筛选了微流控混合器的组合方案，提出了微流控混合器件实现靶向脂质体的一步式合成策略。然后使用摩方精密nanoArch® S140，制作了微流控混合器件(MMD)。利用3D打印技术能够快速、便捷、一体成型打印微流控芯片用于一步生成靶向脂质体，在分子成像和疾病治疗中有巨大应用潜力。微流控混合器件(MMD)结构03、微针应用南京航空航天大学的研究团队提出了一种兼具排汗透气性和多机制附着性能的健康监测电极贴片。贴片的排汗透气功能采用锥形通孔与蜂窝状微沟槽集成设计来实现，锥形通孔产生的拉普拉斯液相压差和微沟槽的毛细力协同实现了汗液的自驱导流作用。面投影微立体光刻（Pµ SL）技术可灵活打印微针阵列模具，有效助力可穿戴设备的制备，实现人体皮肤汗液条件下的生物电信号监测。兼具排汗透气与皮肤黏附的仿生电极设计中国微米纳米技术学会中国智能可穿戴技术创新论坛，将于2023年11月4日-6日在深圳市登喜路国际大酒店二楼国际厅召开。论坛旨在聚焦智能可穿戴前沿的最新技术、材料与制造研发以及多行业应用场景，将着力于探讨最新研发进展、解决行业痛点难点，展示前沿产品技术。摩方精密也将携微针、微流控等最新样件亮相论坛展区现场（展位：B区18号），届时欢迎各位业内人士莅临参观，共同交流智能可穿戴行业应用前景。展位:B区18号地址:深圳市登喜路国际大酒店

3D 打印，又称增材制造（Additive Manufacturing，AM），是对于传统工业生产的一种变革性制造方法。传统的减材制造工艺是指利用已有的几何模型工件，用工具将材料逐步切削、打磨、雕刻，最终成为所需的零件。而 3D打印恰恰相反，借助于3D 打印设备，对数字三维模型进行分层处理，将金属粉末、热塑性材料、树脂等特殊材料一层一层地不断堆积黏结，最终叠加形成一个三维整体。据前瞻产业研究院数据统计，全球3D打印市场规模由2012年的23亿美元增加至2018年的96.8亿美元，年均复合增长率为28.4%；预计到2023年，其市场规模将达到350亿美元。近年来，随着3D打印研发技术的不断突破，3D打印已经成功应用于航空航天、医疗、建筑、汽车等领域，并不断取得突破性进展。尤其高精度3D打印，因其具有高效率、高精度的显著特性，目前主要应用已从前期科研、模具制造等环节，拓展至非常广泛的精细复杂功能性部件小批量制造的应用领域，涉及5G通信、精密医疗、微电子、微机械、微加工、声学等多个高端科技行业。在实际加工过程中，高精度3D打印存在高分辨率实现、极小公差控制、大幅面制作下加工速度的保证、与精度相匹配的更高材料要求等诸多挑战与困难。在推动和践行高精度3D打印应用方案实施的过程中，摩方材料颠覆式创新解决了高精度3D打印的技术难点，为推动高精度3D打印行业的发展发挥了无可替代的作用。全球领先2μm打印精度，树立高精度3D打印全球领军企业标杆精度越高，打印交付的成品质量也就越高，因此对于高精度3D打印而言，首要突破的技术难点是打印精度，即光学分辨率：投影光单个像素点的大小。深圳摩方材料采用的是面投影微立体光刻技术（Projection Micro Stereolithography, PμSL），是一种面投影光固化3D打印技术，适用于制作微尺度的复杂三维结构，有着高分辨率、高精度、跨尺度加工、适用材料广、加工效率高、加工成本低等诸多特点。摩方材料已经量产的产品nanoArch 3D打印系统包含2μm/10μm/25μm打印精度，其nanoArch 130系列3D打印机的最高光学分辨率可达2μm。在此基础上可实现2 μm线宽二维网格线条和8.5 μm杆径三维点阵（如图）。加工公差控制在±10-25μm，创行业领先PμSL光固化3D打印技术除了能实现2μm的超高打印精度，PμSL精密3D打印技术将公差控制在±10-25μm，这在行业处于领先优势。PμSL使用高精度紫外光刻投影系统，将需要打印的三维模型分层投影至树脂液面，分层制造逐层累加快速进行光固化无模具成型，最终从数字模型直接加工得到立体样件。基于该技术原理的nanoArch系列3D打印设备，是目前行业极少能实现超高打印精度、高公差加工能力的3D打印系统。最快15分钟完成高精度3D打印，突破性打印速度或将颠覆精密制造打印速度也是高精度3D打印要突破的技术难点之一。PμSL 3D打印技术的成型过程如下：首先使用建模软件构建出三维结构模型；接着使用切片软件对三维模型以一定大小的层厚进行切片处理，得到一系列具有特定图案的二维图片；然后采用PμSL 3D打印系统对切片后的每一层图案进行整面投影曝光；反复重复上一步骤并层层堆叠最终成型出所需的三维结构。此外，打印系统还可通过打印平台的移动，进行大尺寸样件的拼接打印，实现高精度、大幅面、跨尺度加工。在打印速度上，摩方材料能实现最快15分钟打印验证（仿生槐叶萍模型：整体大小2 mm (L) × 2 mm (W) × 70 μm (H)，最小特征尺寸5μm）。即将推出的新品S240 3D打印系统，其打印速度更是在原有3D打印系统基础上创造性的提升7倍，可以极大的满足研发阶段的快速低成本验证、工程阶段的小批量加工、量产阶段的精细产品批量加工需求。摩方材料突破性打印速度为精密制造业的发展带来新的机遇和挑战。目前，深圳摩方材料PμSL 3D打印系统因其高效率、高精度、公差控制能力强等加工方面的突出优势，已被工业界和学术界广泛应用于复杂三维微结构加工。作为高精密增材制造领域的领军企业，摩方材料已和众多全球知名企业开展业务合作，包括3M、GE医疗、美国强生、日本电装、安费诺、泰科电子等。其nanoArch系列高精密3D打印系统也已被清华大学、北京大学、浙江大学、北航、中石油、中科院、英国诺丁汉、德国德累斯顿理工、新加坡南洋理工等众多全球顶级高校和科研机构所使用。

北京时间2021年12月13日，超高精密3D打印系统的先行者——摩方精密(BMF，Boston Micro Fabrication)推出了其第二代2μm精度工业级3D打印系统microArch® S230。摩方精密新一代的超高精度3D打印系统为来自各个领域需求超高精度及严格公差的客户而设计。图一 microArch® S230打印系统 第二代2μm 精度3D打印系统microArch® S230，在产品设计上，兼顾用户对打印精度与打印速度的更高要求，在实现2μm的超高精度的基础上，提升了打印速度和打印体积。为了满足客户在精密样件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，S230具备更大的打印体积（50mm×50mm×50mm），打印速度提升最高5倍，打印材料可兼容树脂和陶瓷材料。 图二 S230打印典型样件（内含：点阵-50μm杆径，巴基球-50μm杆径，埃菲尔铁塔-高度20mm、最小杆径30μm，微针阵列-尖端10μm） microArch® S230还配置了激光测距系统，便于打印平台和离型膜的调平；同时，配置了滚刀涂层技术后，加快了液面流平时间，拓宽了支持打印的树脂种类，可支持粘度范围(30~5000cps@25℃)的耐候性工程光敏树脂、韧性树脂、生物兼容性树脂和陶瓷浆料（氧化铝、钛酸镁）等功能性复合材料，材料的多元化也拓展了新的应用领域，如毫米微波应用（5G天线，波导，太赫兹，雷达等电子元器件）、新能源器件、精密零件等，极大满足了工业制造对终端产品功能性和耐用性的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。 摩方精密也宣布推出两款新材料：l AL（氧化铝）陶瓷 – 一款生物兼容性和耐化学腐蚀性的陶瓷材料，目前应用最广泛的工业陶瓷，其耐受的温度高达1700℃，并且在高温下性能依然良好。广泛应用于精细滤芯、磨轮、球阀轴承等。l HT 200 - 一款耐候性高、耐高温（耐温200℃）和高强度的树脂，适用于电子连接器和其他电子元器件等。 图三 精密陶瓷样件图四 精密连接器样件 microArch® S230基于BMF摩方的专利技术——面投影微立体光刻技术（PµSL）构建，并融入了摩方自主开发的多项专利技术。摩方PµSL是一种微米级精度的3D光刻技术，这一技术利用液态树脂在UV光照下的光聚合作用，使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间，并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作出复杂三维器件。因其复杂精密零部件快速成型的特点，摩方PμSL技术成为众多领域原型器件开发验证和终端零部件小批量制备的最佳选择。这些领域包括：电子通讯、微电子机械系统、医疗器械、生物科技和制药、仿生材料、微流控、力学等众多领域。 图五 microArch® S230打印系统 “作为摩方microArch® S130的老客户，我们对其性能感到非常满意，它可以在保证了打印精度和公差的基础上，帮助到我们微纳陶瓷打印的研究工作。同时，我们很荣幸成为了第二代（2μm打印系统）microArch® S230的首位客户，体验到了该系统新增的强大功能，可以打印更大体积的样件，也加快了我们的打印时间。我们期待与摩方的长期合作，以支持我们的微纳3D打印需求。” 休斯研究实验室（HRL Laboratories）建筑材料与结构部经理Toby Schaedler说道。 “摩方精密作为全球微尺度3D打印领域的领导者之一，公司成立6年来，一直致力于微尺度3D打印领域的技术创新和应用转化，在2018年推出第一代的产品S140和S130，受到全球市场众多用户的肯定，近几年的用户数量增长率保持在90%以上。”摩方精密亚太区总经理周建林说道，“摩方精密与数十家世界500强公司达成合作，在通讯、消费电子、连接器、医疗等领域做了大量应用，同时摩方也支持科研用户产出大量的优秀成果，一些成果已公开发表在Science、Science Advances、Nature communications等顶尖期刊上。为满足全球用户对微尺度打印精度、打印速度、打印材料的更高要求，摩方精密推出了2μm精度的新产品microArch S230，这款产品配置了摩方自主开发的滚刀涂层、激光测距、液面平衡等新技术，可极大提高微尺度打印的速度，解决高粘度工程树脂、复合树脂、陶瓷浆料微尺度3D打印的难题。” 有关microArch® S230的更多信息，请访问www.bmftec.cn/S230网站。 有关摩方重庆摩方精密科技有限公司（BMF，Boston Micro Fabrication）成立于2016年，专注于高精密3D打印领域，是全球高精密3D打印技术及精密加工能力解决方案提供商。目前，摩方在新加坡、波士顿、深圳、东京和重庆均设有办事处，拥有来自全球29个国家近850家合作客户。有关BMF的更多信息，请访问www.bmftec.cn网站。

与传统技术相比，3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而大幅缩短生产周期，提高生产效率。 随着3D打印技术的迅速发展，人们对于3D打印的模型、玩具、配件等玩赏性居多的物件早已习以为常。这一技术的应用已经突破人们最初的设想，成为&ldquo 无所不能&rdquo 的&ldquo 造物&rdquo 魔术。　　1. 人体器官　　法国技术人员采用3D打印技术，帮助一位失去鼻子的病人找回了&ldquo 鼻子&rdquo 。外科医生先使用3D扫描仪扫描了这位病人的脸部，之后以此为基准用计算机重新构建他的鼻子。利用3D打印机和尼龙材料制作出面部外壳模具，再用硅胶为原材料制作出&ldquo 新的&rdquo 鼻子，固定在病人脸上。目前，这位病人已经恢复了正常的生活。　　2.假肢　　美国的两岁女孩Kate患有先天性的畸指，但Kate的家人不想让她接受外科手术。然而3D打印技术给了他们另外一个选择&mdash &mdash 一只3D打印的手，而且这只&ldquo 高科技&rdquo 的手掌只需5美元。　　东京Maker Faire的新闻发布会上，一个团队展示了他们3D打印的义手&mdash &mdash Handie。Handie所有部件都是3D打印的，用户很容易根据自己的需要进行调整或者复制。开发人员还设计了一个独特的手指屈伸系统，为了降低电机的数量，他们开发了由一台电机驱动的三关节手指，可根据物体的形状被动地改变它的轨迹。 Handie能够完成很多手的功能而且它的价格十分吸引人，费用不超过400美元。　　3. 食物　　英国埃克塞特大学研究人员去年推出了一种3D巧克力打印机，使用者可根据自身喜好，制作出自己的专属形状巧克力。与普通喷墨打印机工作原理类似，3D巧克力打印机在打印物体时也要经过扫描、分层加工成型等步骤。　　4. 服饰和鞋子　　今年3月，纽约设计师 Michael Schmidt 和建筑师 Francis Bitonti 联合3D打印公司为Dita Von Teese量身定做出世界上第一条完全由3D打印技术制造的礼服。这件礼服由17片3D打印出的织物连接而成并镶有13000多颗施华洛世奇水晶。　　这双3D打印的Nike鞋子名为Vapor Laser Talon Boot(蒸汽激光爪)，整个鞋底都是采用3D打印技术制造。 官方称该跑鞋不仅具有出色的外观还拥有优异的性能，能提升足球运动员在前40米的冲刺能力。　　5.乐器　　上个月，新西兰梅西大学的机电一体化教授Olaf用3D打印技术设计制造了一把非常独特的吉他：蒸汽朋克(Steampunk)3D打印吉他。这个吉他有一个3D打印的琴体，上面带有可活动的齿轮和活塞。这些部件都是做为一个整体一次性打印出来的。这款吉他和此前其他利用3D技术打印出的长笛、小提琴等乐器都具有不错的音色。　　6. 相机　　法国一位名叫Lé o Marius的24岁学生使用3D打印机制作出了一部能够正常工作的单反相机(SLR)，不同于数码单反(DSLR)，OpenReflex使用胶卷进行拍摄。这款通过3D打印技术制成的单反相机虽然外型很粗糙，但它能够正常工作。　　7. 汽车　　Urbee 2是世界上第一款完全通过3D打印技术制造的汽车。这款汽车拥有三个车轮，动力7马力(5KW)，并且采用的是后轮驱动的方式，预计将会在2015年正式上路。Urbee 2的燃油效率非常高，如果驾驶它横穿美国，行驶4500公里的距离，油耗一共只有38升。第一代的Urbee曾经在2010年诞生，但是受限于设计和安全因素的考虑，Urbee最终只能停留在概念阶段，并没有实际生产。　　8. 枪支　　近日，美国得克萨斯州一家公司宣布用金属粉末制造并测试了世界上第一支3D打印金属枪。这款全球首支3D打印金属枪依照的模板是美军曾经的经典装备布郎宁1911式手枪，由超过30个3D打印原件组装而成，包括不锈钢和一些特殊合金材料，实际装配时间只需5至7分钟。 截至目前，这支枪已经成功发射了50发子弹，射击距离超过27米，和常规武器一样精准。　　9. 火箭部件　　今年8月，NASA对用3D打印技术制作出的火箭发动机喷射器进行了测试。一般而言，火箭发动机喷射器是火箭生产中最昂贵的组件之一。通过使用金属3D打印技术的工艺，成本能够减少70%以上，并且极大缩短开发时间。NASA对新型火箭发动机喷射器进行的包括液态氧和气态氢等一系列高压消防测试均取得了成功。NASA有计划继续推动该技术的发展并扩大应用范围。　　10. 飞行器　　　HEX是世界第一款用智能手机控制、与3D打印结合的四轴飞行器，外壳采用3D打印实现个性化定制。用户也可以自行下载定制外壳的3D文件打印，组装方式类似乐高玩具，无需工具，非常简单。这也是目前3D打印在消费类电子产品中的新尝试。

这几天，手里如果持有一两只“3D打印”概念股，脚下的步子，也许都会变得轻快许多。 　　1月18日，在国家科学技术奖励大会上，北京航空航天大学教授王华明以“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖。以中航重机、宏昌电子、南风股份等为代表的3D打印概念股风起云涌，掀起新一轮集体涨停狂潮。 　　在美国市场，上周五，两只正宗3D打印股3DSystems和Stratsys，继续强势上涨，涨幅双双超过4%。 　　继去年12月工信部高层表态将推动3D打印产业化之后，科技部有关人士日前表示，目前3D打印相关战略规划正在研究制订中，有望于两会后公布。 　　不少业内人士将2012年称为“3D打印机元年”，是一个崭新的市场从萌芽期进入成长期的转折点，如同1977年的个人计算机，还有1990年的网页浏览器一样。《经济学人》杂志甚至认为，3D打印将引发第三次工业革命。 　　3D打印就像砌房子 　　3D打印是一项什么技术?有没有一个形象例子，可以描述这项技术?我请教了国内3D打印行业的先行者杭州先临三维科技股份有限公司的专家。 　　这个例子我们现在几乎每天都能在城市里看得到：就像盖楼房，从地基开始，用砖瓦、水泥、沙石一层层往上砌，最终建造起一整幢楼房。 　　3D打印，就是把三维设计“图纸”(即数字模型)变成实物，这个打印出的实物不仅可以拿来看，还可以拿来用。3D打印是一个从点到线，从线到面，通过层层累积实现立体打印的过程，所以我们也叫它“增材制造”或“加法制造”。 　　这和我们知道的传统的制造方法完全不同，传统制造一般是在整块材料的基础上，去除多余部分，将剩下的部分制成产品。当人类还在打制石器的时候，用的差不多就是这种方法。 　　现在，3D打印的应用范围，已经渗入生物医疗、航空、汽车、工业设计等多个行业，且仍在不断拓宽。应用领域的拓宽在于用的是什么材料，3D打印使用各种不同的“耗材”：沙子、人造橡胶、塑料、金属，甚至生物材料。 　　由于3D打印是通过分层制造的方式完成打印的，因此，精度不高的3D打印机打印出来的成品很粗糙，可以在打印成品表面看到明显的一层层的纹路，而一般企业级的高精度3D打印机，层厚可以只有16微米乃至更薄，差不多是人类头发丝的五分之一以下，成品在视觉效果上就浑然一体。 　　3D打印技术已有30年 　　说到3D打印，很多人一定会认为，这是一个非常新的技术，但是事实上并不是这样。 　　1982年的美国，在一家紫外线设备生产企业任职的查尔斯胡尔(Charles W. Hull)，尝试把光学技术应用于快速成型领域。用紫外激光照射液态光敏树脂，激光所到之处，树脂变成固态，一层一层不断重复，直到整个物件制造完毕。这项立体光刻(SLA)技术就是最早的3D打印。胡尔后来创办了目前世界上的3D打印设备巨头——3DSystems。 　　这种快速制造的理念还衍生出多种不同的技术类型，除了SLA，常见的有熔融沉积造型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、三维打印(3DP)等，这些技术都被通俗地称作3D打印。 　　尽管3D打印技术在如今看来具有颠覆性，但是从上世纪80年代一直到本世纪初，市场一直处于徘徊阶段，包括国外也是如此，中国国内更是很少有人关注，原因在于：在工业级应用上，这项技术仍欠缺强度和精度，而且，工业级设备和原材料比较昂贵，因此，在3D打印产生初期，这项技术应用得较少，产业化程度不高。 　　《经济学人》杂志认为，3D打印将引发第三次工业革命：“其将改写制造业的生产方式，进而改变产业链的运作模式”。 　　可满足各种快速制造需求 　　为什么这样评价3D打印?或许可以从杭州先临三维科技股份有限公司的快速制造服务中心窥见一斑。 　　这个投资2000多万元的快速制造服务中心，拥有10余款不同类型的3D打印机，可以打印的材料包含了树脂、ABS塑料、尼龙混合材料、金属(钛、铝、铜、模具钢、钴钼合金等)等各种行业均可适用的材料。 　　人们要使用3D打印，首先必须给3D打印机输入一个三维数据。比如一家电子电器企业希望开发一款新产品，先用三维扫描仪对已有样品进行快速扫描，为设计师提供三维模型数据，进行逆向设计，通过3D打印为客户提供样件，或进行小批量快速制造，这将降低和缩短产品试制与投放市场的成本与周期。 　　与大部分3D打印服务提供商不同，先临三维是从产业链更前端的三维数字化业务，逐步进入到3D打印领域的。也正是有三维扫描技术为基础，使得三维数字模型的设计效率得到大大提升，从而提供从数字化设计到3D打印的一体化服务。 　　先临三维相关负责人介绍，目前公司除了代理世界知名厂商3D打印机，还在自主研发3D打印设备，预计在今年会面市销售。目前先临三维服务的对象，除了国内主要的科研院所，及博世、松下等知名外资企业之外，客户已经涵盖航空航天、材料研究、模具制造、医疗、仪器仪表、汽车设计与试制、电子电器、建筑设计、艺术创作等领域。 　　随着专业领域的3D打印机越来越多，材料越来越丰富，3D打印将会逐步满足企业、专业机构的快速成型、快速制造需求。 　　3D打印离生活很近 　　这些看起来似乎遥远，但事实上，随着3D打印技术发展走向细分，它就像个人电脑一样，已经开始走进我们的日常生活。这也使3D打印正朝着两个方向发展。 　　这就要说到3D打印界的另外一个标志事件。2006年，一个名叫Reprap的开源3D打印计划公布出来，越来越多的小型企业、技术发烧友利用开源的技术，制造出可以放在个人电脑桌上的3D打印机。再加上多种简单易学的3D设计软件的出现，使得普通人无须学习复杂的3D设计软件。 　　仅仅几年时间，桌面级的3D打印机，就已经形成了一个“家族”，这些打印机的身材可以是40厘米见方，而且价格也相对便宜，如果对精度要求不苛刻，在网上花三四千元就能买一台，DIY棋子、小模型或者是手机套。使用的材料，包括石膏、蜡、尼龙、树脂、ABS工程塑料等。 　　这种个人3D打印机已激增为一块“看得见的”市场，一些国外企业开始将定位从高端、工业级客户群体，扩展到那些追赶潮流的消费者，正是对精度要求不高，但追求快捷、低成本的客户群，促进了3D打印技术商业化的蓬勃发展。 　　荷兰的创新企业Shapeways推出了“云打印”概念，它像社交网络一样打造自己的用户社区，顾客可以在网上选定产品的三维设计方案，或直接上传自己设计好的3D模型，并选择材料，支付一定费用后，Shapeways会用3D打印机将其制造出来并邮寄上门，截至2012年6月，该公司累计打印超过100万件产品，其制造社区中有超过6000家提供设计服务的商家和个人。 　　在杭州，一家名为铭展科技的公司，也在打造3D模型分享社区，公司所建的4个个人3D打印QQ群，现在已经有3个满员了。北京最近开出一家3D打印体验馆，只需十几分钟的360度扫描照相，再加三四个小时的3D打印制作，一个形象逼真立体的人物塑像就可以制作完成。 　　越来越便宜、越来越简单易用的个人级3D打印机，正在不断激发大众的创造力和热情。在个性化越来越被强调的当下，3D打印至少提供了一种技术上的可能。 　　●目前，3D打印全瓷牙在牙齿修复中的应用已经非常成熟。 　　●美国军方正在准备用3D打印技术来生产第五代隐形战斗机F35的多个零件。 　　●美国一家新兴公司正在研发技术，试图用3D打印来制造出一种多汁的鲜肉。 　　●在麻省理工学院的实验室，有人试图利用3D技术打印房子的框架，一位荷兰建筑师表示，他希望这一尝试在2014年完成。 　　●1月18日，诺基亚在官网开发者页面上发布了Lumia 820后盖的3D打印图纸，借助3D打印机，便可以根据用户的喜好创造出五颜六色的手机壳。 　　●3D打印服务网站Crayon Creatures扫描孩子的绘画，然后对它建立数字三维模型，将孩子的信手涂鸦3D打印成彩色的雕塑。 　　●当浏览谷歌地球(Google Earth)看到非常漂亮的立体建筑时，你有没有想过用它来建自己的3D实体模型?如果你拥有一台3D打印机，就可以把自己喜欢的建筑打印出来。 　　●有报道说美国宇航局(NASA)正在使用3D打印制造下一代火箭。有人正在尝试3D打印火箭引擎。 　　●想得到一个自己的小雕塑，你先得通过预约，到了摄影棚工作人员会用3D扫描机为你作全身扫描，这个时候你必须保持不动15分钟，而扫描输入打印机中可以选择三种不同的尺寸输出，依照大小，单人的小塑像价格在21000日元到42000日元之间。 　　●RepRap制造了首台用3D打印的佳能DSLR相机，你也一起来试试吧 RepRap最近的项目向我们展示了科技的未来。人们可以在自己家里用不高的成本制造先进的电子产品。 　　●世界上第一台3D打印的吉他，不仅可以弹奏，还音色饱满。

摩方精密，这是全球唯一能将3D打印精度精确到2微米、兼具超高公差控制能力、实现工业化应用的企业，也是为数不多的将精密加工设备出口到全球各大应用市场的企业。持续不断的产品研发能力一直是业内关注的焦点。近期，TCT亚洲视角团队前往摩方精密深圳公司，与副总裁周建林先生从公司当年选择入局微纳3D打印聊起，回顾8年的发展历程。他用冷静、克制的眼光，分析看待国内外3D打印市场的竞争现状。秉持初心，摩方精密在产品研发与应用拓展方面不断发力。今年5月，他们将在TCT亚洲展现场，发布新一代3D打印力作。摩方精密 副总裁周建林先生“在国内外金属3D打印技术蓬勃发展的情况下，大家都很好奇，摩方精密为何在多数人选择做“大尺寸”的环境下，选择微纳级3D打印技术这个“小而精”的赛道？选择这一赛道的基础和背景是什么？”这是一个很好的问题。我们公司很早就参加全球各地的TCT品牌展览会，除了我们TCT亚洲展，还有英国的TCT 3Sixty，美国的Rapid+TCT，以及TCT Japan等，所以对3D打印整个行业的发展是持续关注着的。2023年RAPID+TCT现场你提到金属这一块，近几年确实在全球发展都比较快，尤其是在大型的航空航天这个领域做的业务越来越多，当然是一个很好的趋势。但是增材制造它是一个平台性的技术，也属于材料加工的范畴，所以从材料加工这块来分的话，金属只是其中的一块。我们一直聚焦在做树脂和陶瓷这两块材料的加工，公司的核心竞争力就是精密制造和精密加工。2023年TCT 3Sixty现场微纳3D打印是3D打印大行业中的细分领域，它主要用于解决任何传统技术都很难处理的精密小型产品和复杂器件的加工、制造问题。那么，市场需求和发展趋势是什么？我们就做什么？这是由市场驱动的。目前看来，不管是在电子、通信，还是医疗，工业发展的更新迭代非常快，尤其是一些我们比较熟悉的一些消费产品，比如手机越做越薄，越造越轻，还有折叠功能的等等。那么这些设计里面的一些元器件在结构复杂的情况下，肯定要做得特别轻巧才能满足需要。以及一些可穿戴的产品，比如TWS耳机，相对以前头戴式和入耳式的，现在无线蓝牙的设计是非常智能化的。由此可见，兼具微纳细节尺寸和复杂构型的精密器件，遍布工业生产和人们生活的方方面面，当然也出现在大量“高精尖”、国外制造技术垄断的领域。相比较而言，传统制造方法在日新月异的技术进步面前，常常瓶颈显著。市场是一直都存在的，但以前为什么很多下游的厂家会选择比较昂贵，或者说比较不方便的一些传统方式去做，是因为咱们的打印技术它达不到这个要求。那么，摩方精密就通过这七八年的发展，技术不断成熟，已经在上述这些应用领域中做了很多应用案例，那就进一步坚定了我们的信心，找到了比较好的定位，笃定地在这个行业不断地深入下去。“具体是如何做到如今全球超高精密3D打印的领导企业？”首先还是前面提到的市场驱动。公司成立初期，正值 3D 打印技术在全球范围内逐渐兴起。就我们中国企业而言，有很多在产品方面做得很好，但真正能够将基础设备出口到海外的还是比较少的。尤其过去这些年，中国在很多产业中、在核心高端设备上更是受到限制。在这样的背景和使命下，摩方精密在设备制造方面，稳操基本盘，在25μm、10μm、2μm微纳3D打印机都有主打的设备，且在科研及工业领域有着非常扎实的客户基础。microArch S230（2μm）其次原创技术驱动。摩方精密在这8年发展中，不断进行技术上的突破革新。在2021年，凭借超高精密3D打印系统microArch S240荣获2021年度全球光电科技领域最高奖“棱镜奖”，这也是中国企业第一次凭借本土原创精密制造技术的领先性获得此奖项。再者不断探索创新应用，不断赋能、孵化相关应用领域产品，发力开启终端应用产品布局。目前，“极薄强韧牙齿贴面”是摩方精密利用颠覆性技术带来的突破性应用产品之一，是在生物医疗领域的全新应用。依托于长期积累的核心技术，摩方精密的3D 打印技术已经广泛应用于多个垂直领域，如医疗器械、精密连接器等，与多家知名企业建立了合作关系。“摩方精密在国内/亚太区当前的布局情况如何？未来计划呈现一个怎样的“版图”？如何做到？”我们本身的定位是做全球性市场的一个企业，所以除了亚太地区，我们的另一大市场是在欧美地区。因为目前整个3D打印它主要的市场还是分布在欧洲和北美，以及亚洲地区更多集中在东亚，而中国也的确是一大主力市场，所以除了澳洲、新加坡等，我们在中国国内的布局是比较深的。我们总公司是在重庆，近两年发展的比较快，已在厦门、北京、深圳、武汉、南京、西安、杭州等多地设立办事处，同时也在日本、美国等地设立海外分公司，进一步加速全球市场拓展和持续增长未来。短期来看，我们首先确保稳步推进装备销售，并进一步加强后续客户跟踪售后及技术支持。即将在今年5月TCT发布的新设备，也是摩方精密这几年的研发力作，将为客户提供更高效、更智能、更友好的使用体验。其次我们持续加紧创新技术研发，拓展终端应用。以牙齿贴面领域为例，当牙齿表面出现缺损、着色等疾病时，采用陶瓷修复材料“贴”在表面，可以恢复形态、改善色泽。目前全球基于机加工的氧化锆牙齿贴面最低厚度在300μm以上。而我们与北大口腔医院合作打造的牙齿贴片，厚度大幅降低至40μm，最大程度地减免患者磨牙步骤，保留牙釉质。长期布局方向，摩方精密将致力于建立一个更加完善的全球市场网络，加快研发、创新、展示中心和销售为一体的战略布局。希望让摩方可以进入更多的领域，同时，我们会在终端、产品端去和上下游客户相互合作，把摩方的材料和设备进一步地推入到终端产品中去，最终过渡成为技术赋能性平台公司。“通过各个渠道新闻了解到，摩方精密将在TCT现场正式发布Dual系列设备，首次实现复合精度在同层和不同层间的自由切换，也请您具体谈谈摩方本次在新技术及系列新品的突破？”我们公司一直是聚焦在做精密生产或者说微纳生产，所以一直非常重视研发和技术创新。这些年一直也在不断的推出新的产品，包括2μm精度、10μm精度，还有25μm精度，来填补一些技术上的空白，满足市场的需要。你刚才提到的Dual系列设备搭载的是摩方全新科技-复合精度光固化3D打印技术。这款设备主要针对工业制造中复杂结构件的精细处理需求，通过组合不同打印精度，突破大尺寸和高精度的固有矛盾，使大幅面与极小特征尺寸完美结合，有效解决了传统打印中大尺寸与高精度难以兼得的问题。“非常期待这款全球首发的双精度打印设备。那么，周总可以跟大家讲讲这款设备未来会在哪些场景出现？它具体可以解决哪些应用领域的难题？”这个应用场景是非常多的，大家也都有一个共性的需求：同时满足高精度和高效率的双重需求。10年前我就已经收到客户有这方面的需求，他希望设备在打得好的情况下，速度和效率方面也有所提高，降低成本的同时，还能满足产品更快的迭代需求。那么比如在精密电子领域，这款设备能打印芯片接插件、连接器、传感器等复杂精密结构件，用于小批量、规模化精密仪器的生产制造，充分满足生产商对精密复杂连接器等零部件的批量生产需求，能极大提升生产效率。比如说AI芯片，它上面用的一些封装的背板或连接器。一块AI的CPU上要打很多芯片，背板的面积是固定的，但其表面布满了上千个小孔，所需精度要求很高，那么就需要2μm精度去做，但是其他部分的精度要求相对没那么高，可能10微米或者25微米就能满足了。以及在精密医疗领域，其复杂结构制造、个性化定制、材料多样性、快速原型与迭代等方面的优势，为高端医疗器械与生物制造技术领域的发展提供了强有力的技术支撑和新的可能性。最后，在科研领域如力学、仿生学、微机械、微流控、超材料、新材料、生物医疗以及太赫兹等，能够制造复杂微观结构，对材料科学研究和新型器件开发具有重要意义，助力高校及科研机构加紧科技成果转化，进一步赋能行业、产学联动，为社会经济发展提供更强大的科技支撑，促进我国制造业迈向全球价值链中高端。这样的案例非常多，这项技术的出现可以改变一些设计师的思路，以前敢想但是做不了，那么现在就可以“敢想敢做”。当我收到客户的积极反馈，评价我们是“灵魂工程师”的时候，我觉得我们投身在这个行业是很有成就感的。“就光固化3D打印领域而言，您是如何看待其他的海内外企业竞争者？”是的，我们用的技术是光固化，所以我们一直是有在关注光固化这个行业的发展。那么，光固化它有高精度，也有低精度，以及树脂打印、陶瓷打印等等，都是同行。那国内外的竞争环境也是有所差别的，国外厂商更注重去做一些基础创新、原始创新的事情，呈现的是差异化的竞争格局，良性发展。国内的话，我的一个感受是与国外恰恰相反，大家的角力点是在市场营销、文案美化等方面，这对我们在国内的竞争也算不上是一种挑战，但是这对终端用户会造成一定的误导，干扰大家对这个细分技术作出真实、准确的判断。近年来，我国增材制造产业发展迅速，涌现出一批知名的增材制造企业，大家是对手，更是战友。作为加工厂商，摩方精密一直保持敬畏之心，向下游领域的客户虚心学习，共同成长。“摩方精密面临的挑战有哪些？未来产品与技术的发展方向是什么？”在这个行业中，我觉得挑战是一直存在的。主要分两大块，首先3D打印技术毕竟是一项材料加工的技术，如何推动技术去找到合适的应用，怎么落地，都是需要花费长时间地积累、优化，才能呈现出最终大家都满意的一个产品。第二点，我们知道客户要的是一个综合的解决方案，并非靠售出一台设备就能解决的。这就回到我刚才说的，公司要需要不断修炼内功，跟客户一起去攻克过程中的难关，才能真正满足客户端的需求。如果说我们一直停留在原型制造，仅仅是卖设备，那么这个行业的天花板就在那儿了，没办法真正的解决行业应用的问题，这就造成市场空间的局限性。那么投资人也好，从业者也好，就都会纷纷离开这个行业，更别谈未来还有更多的可能性了。“谢谢周总分享的深刻洞察。那么5月份，TCT亚洲展就要在上海召开了，周总对此有哪些期待？”我先讲一下我的感受，我觉得TCT是一个很好的展会平台，包括不管是国外的，还是咱们亚洲展。我们对TCT亚洲展的期待有很多，其中一方面是希望TCT亚洲展能更加国际化。随着国内增材行业的发展，现场国内厂家的占比也越来越大。TCT作为一个桥梁和一面窗口，我们也希望有更多的海外展商可以参与进来，同时也包括会议论坛方面，未来邀请更多的国内外专家、从业者、应用端用户参与进来，相互交流，了解彼此的发展情况，开拓视野。