今年，在全球3D打印創(chuàng)新熱潮的帶動(dòng)之下，3D打印技術(shù)不斷取得新的突破，在世界科技產(chǎn)業(yè)越來越受到青睞。其中，我國的3D打印“三大世界第一”可謂是搶盡了風(fēng)頭，世界最大增材制造設(shè)備，最尖端發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)以及世界首次“三位一體化”3D打印新技術(shù)令世界3D打印產(chǎn)業(yè)為之驚嘆，也讓世界各國看到了中國潛心多年發(fā)展高科技獲得的偉大成果。

然而，其他各國也不甘落后，美國雷神公司的3D打印導(dǎo)彈技術(shù)，NASA的3D打印月球基地以及俄羅斯的太空3D生物打印機(jī)。雖然這些技術(shù)仍在研發(fā)當(dāng)中，但讓我們看到了一個(gè)充滿生機(jī)與活力的3D打印產(chǎn)業(yè)。也正是這些無形的競爭與賽跑，開啟了全球3D打印產(chǎn)業(yè)新世界的大門！

1.NASA的月球3D打印房屋

最近，美國南加州大學(xué)的工程學(xué)教授Behrokh Khoshnevis與NASA進(jìn)行密切合作，他們將針對(duì)在月球上建造房屋這一項(xiàng)目進(jìn)行更深入的探討并制定可行的方案，稱這種技術(shù)為“輪廓工藝”，他基本上是由3D打印的混凝土快速建立一棟房子，這種新概念的輪廓工藝或許會(huì)在不久的將來實(shí)現(xiàn)。

據(jù)稱，他們最初步的想法是，在月球上也建造和地球上一樣的房屋。使用3D打印機(jī)來建造的話速度會(huì)很快，可以采取直接打印的方式，也可以采用在地球上打印好，再拿到月球上組裝。這項(xiàng)計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行到了第二部分，將為期兩年，投資50萬美元。雖然他們并不知道何時(shí)才能看到月球上真正有房屋建成，但是科學(xué)家們的探索無疑會(huì)解決一部分居住問題。

2.砌磚3D打印機(jī)器人

最近，一家澳大利亞公司Fastbrick Robotics開發(fā)的Hadrian 105機(jī)器人占據(jù)了各大科技新聞的頭條。據(jù)稱，這款機(jī)器人能夠以每小時(shí)225塊磚的速度砌磚，如果人要砌這些磚的話，估計(jì)要用半天。不過這還不是全部，據(jù)了解，F(xiàn)astbrick Robotics目前正在Hadrian 105的基礎(chǔ)上開發(fā)一款更大更快的機(jī)器人Hadrian X。

據(jù)悉，該公司將這些機(jī)器人稱為“3D自動(dòng)機(jī)器人砌磚技術(shù)(3D automated robotic bricklaying technology)”。這似乎并不是我們所習(xí)慣于看到的3D打印技術(shù)，因?yàn)樵谶@里磚已經(jīng)被制造好了——不需要擠出或者燒結(jié)。但是有一點(diǎn)，它仍然需要在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的幫助下完成3D對(duì)象(在這里主要是建筑物)的構(gòu)建。整個(gè)過程是自動(dòng)化的。磚塊通過傳送帶沿著長長的機(jī)械臂或伸縮臂傳送，然后會(huì)有一個(gè)爪狀的設(shè)備將它們抓起并在激光導(dǎo)引系統(tǒng)的幫助下整齊地排列，整個(gè)過程完全不需要人類參與。

這種系統(tǒng)有著大量的有點(diǎn)——可以縮短時(shí)間、減少成本、并減少浪費(fèi)，而且更加安全。其可調(diào)臂可容納任何尺寸的磚塊，而且它也非常精確。與當(dāng)前的Hadrian 105機(jī)器人相比，預(yù)計(jì)Hadrian X的性能還將大幅改進(jìn)，其砌磚速度將會(huì)達(dá)到每小時(shí)1000塊磚，所有必要的材料將由與這個(gè)機(jī)器人連在一起的一輛卡車送到建筑工地上。

3.俄羅斯將造太空3D生物打印機(jī)

2016年8月1日，俄羅斯聯(lián)邦航天局(Roscosmos)旗下的國有企業(yè)聯(lián)合火箭航天公司(URSC)宣稱，該公司已經(jīng)與該國的3D Bioprinting Solutions公司簽署了一份協(xié)議，合作開發(fā)一款可以在零重力環(huán)境下運(yùn)行的磁性3D生物打印機(jī)，根據(jù)計(jì)劃，這款3D生物打印機(jī)將會(huì)在2018年被送到國際空間站中使用。

據(jù)了解，這個(gè)項(xiàng)目中的科研部分將由3D Bioprinting Solutions公司的科學(xué)總監(jiān)Vladimir Mironov領(lǐng)導(dǎo)。據(jù)悉3D Bioprinting Solutions是Skolkovo創(chuàng)新中心的入住企業(yè)。實(shí)際上，這家公司我們之前也曾經(jīng)報(bào)道過，該公司在去年號(hào)稱首次3D打印出甲狀腺，并將其移植到老鼠身上。

與此同時(shí)，3D Bioprinting Solutions的Youssef Hesuani認(rèn)為，這個(gè)項(xiàng)目也可能影響到地球上的醫(yī)療技術(shù)。這是一個(gè)在組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)で笮路椒ê图夹g(shù)的獨(dú)特機(jī)會(huì)，他說。更重要的是，3D Bioprinting Solutions相信他們的技術(shù)可以加快人造人體組織和器官的發(fā)展。

4.雷神公司正嘗試用3D打印造導(dǎo)彈

在美國亞利桑那州Tucson，雷神(Raytheon)公司設(shè)計(jì)部門的工程師們正在對(duì)3D打印的導(dǎo)彈部件進(jìn)行測試。這家美國國防承包商認(rèn)為，盡管如今增材制造還只能取代某些部件的制造，但有一天他們相信會(huì)讓它可以3D打印整個(gè)導(dǎo)彈。

據(jù)了解，自從最近購買了一套商業(yè)3D打印機(jī)之后，雷神公司幾乎沒有機(jī)會(huì)關(guān)上機(jī)器，該公司的設(shè)計(jì)工程師團(tuán)隊(duì)一直在嘗試用各種新的方式來制造導(dǎo)彈部件。雷神導(dǎo)彈系統(tǒng)公司總裁Taylor Lawrence認(rèn)為，3D打印機(jī)將很快被用在前線為導(dǎo)彈提供零部件，這將改變戰(zhàn)術(shù)，消除供應(yīng)鏈問題，極大地加快備件更換過程。

然而，在此期間，工程師必須確定哪些導(dǎo)彈部件可以比較安全有效地使用3D打印來替代。目前已經(jīng)確認(rèn)的只有少數(shù)零部件，但雷聲公司正試圖完全跳出來，在更高的角度來考慮整個(gè)制造過程的時(shí)間和成本的削減。該公司甚至正在研究其導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、印刷電路，以及雷達(dá)微波組件應(yīng)用3D打印技術(shù)的可能性。

在今年早些時(shí)候，雷神公司就宣布，它將使用3D打印技術(shù)來提升其武器系統(tǒng)，為此它加入了一個(gè)更廣泛的武器制造商集團(tuán)尋求將增材制造的力量用于軍事。比如BAE Systems公司最近就提出了“Chemputer”——一種可以3D打印軍用無人機(jī)的化學(xué)增材制造系統(tǒng)的設(shè)想;而韓國空軍去年宣布，它將把3D打印部件納入其戰(zhàn)斗機(jī)引擎。

5.Techshot將3D打印真正的活體心臟

近日，來自美國印第安納州的一家名為Techshot的公司正在努力將3D打印活體心臟變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。據(jù)了解，這家公司主要致力于為美國宇航局(NASA)、國防部和其他組織開發(fā)尖端儀器。它是John Vellinger在28年前幫助成立的，如今Vellinger是該公司的副總裁兼首席運(yùn)營官。

迄今為止，盡管3D打印技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了很長的路，我們能夠看到各種各樣的3D打印零件、產(chǎn)品、玩具、植入物假體等，但是要打印出器官依然很難。為此，Techshot別出心裁，正在與另外兩家公司合作，希望能夠在太空零重力狀態(tài)下創(chuàng)建一顆人類的心臟。

最近，該研究團(tuán)隊(duì)把他們的設(shè)備帶到了奧蘭多和并成功地在零重力模擬器中對(duì)它進(jìn)行了測試。他們認(rèn)為，重力是地面上的一個(gè)阻礙，在太空里由于沒有重力，就為制造一個(gè)更加完美的結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。他們預(yù)測到2024年，將從太空帶回一個(gè)可移植的器官。

6.俄羅斯正開發(fā)帶3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)的無人機(jī)

近日，據(jù)俄羅斯《消息報(bào)(Izvestia)》稱，俄羅斯航空材料研究所(All-Russian Institute of Aviation Materials，VIAM)正在和俄羅斯高等研究基金會(huì)(Foundation for Advanced Research，F(xiàn)PI)一起開始建造一個(gè)由VIAM的小型3D打印引擎驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)。

VIAM從2015年開始進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，并為由航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商Aviadvigatel開發(fā)的下一代PD-14渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造燃燒室旋流器。VIAM的小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)布于今年6月下旬，VIAM說那時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)用3D打印部件組裝好了。增材制造工藝的制造速度比傳統(tǒng)工藝快30倍。據(jù)VIAM說，發(fā)動(dòng)機(jī)原型重900克，并提供了一個(gè)75公斤的推力。在質(zhì)量沒有顯著增加的前提下，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力有可能被增加到150公斤。

據(jù)FPI的副會(huì)長Alexander Panfilov說，VIAM和FPI將繼續(xù)進(jìn)行3D打印實(shí)驗(yàn)并推動(dòng)俄羅斯增材制造業(yè)的發(fā)展。

7.日本正開發(fā)3D打印血管與神經(jīng)技術(shù)

近期，日本佐賀大學(xué)正在探討將iPS細(xì)胞(人體誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞)培育出的細(xì)胞群打印成管狀結(jié)構(gòu)，制成血管。京都大學(xué)利用3D打印技術(shù)制成包裹著神經(jīng)的筒狀組織，并將其移植到實(shí)驗(yàn)鼠身上，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)的再生。日本政府預(yù)計(jì)到2020年前后，iPS細(xì)胞將可用于治療心臟病等疾病，正在加緊掌握與人體組織形狀相近的人造立體組織移植技術(shù)。

佐賀大學(xué)教授森田茂樹的研究團(tuán)隊(duì)將人類iPS細(xì)胞培養(yǎng)出可發(fā)育成血管的細(xì)胞群，并在多排細(xì)針組成陣列的微型基座上層層串起細(xì)胞，最后打印出長2厘米，直徑5毫米的管狀結(jié)構(gòu)。將管狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞從細(xì)針上取下，內(nèi)部使用培養(yǎng)液貫穿。數(shù)天后分化成不同種類的細(xì)胞會(huì)在內(nèi)壁形成細(xì)胞層，最終形成血管。今后將在豬身上進(jìn)行血管移植實(shí)驗(yàn)。

而京都大學(xué)副教授池口良輔的研究團(tuán)隊(duì)使用可分化成皮膚等組織的細(xì)胞，制成長8毫米，直徑3毫米的管狀結(jié)構(gòu)。將其移植到被切除部分神經(jīng)的實(shí)驗(yàn)鼠的創(chuàng)口處，8周后管內(nèi)產(chǎn)生了神經(jīng)連接，老鼠恢復(fù)行走能力。可見，筒狀構(gòu)造可培育長成神經(jīng)的細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)再生。計(jì)劃3年后將該技術(shù)投入臨床研究階段。

結(jié)語：隨著這些新型3D打印前沿技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟，未來我們將走進(jìn)一個(gè)嶄新的世界。