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金属3D打印手套箱生物3D打印医疗领 [复制链接]

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诸多领域发展

3D打印的广泛应用

3D打印工艺是指由机器自主“打印”连续的一层层软性、液体或粉末状材料,这些材料会迅速硬化或融合,从而形成三维固态物体。自20世纪80年代问世以来,3D打印技术已经取得长足进步,广泛应用于制造、医疗、航空航天等领域。科学家们利用3D打印技术打印出了火箭、食品,甚至直接在人体内3D打印生物材料。

航空航天

自年向国际空间站发送3D打印机以来,美国国家航空航天局(NASA)一直在太空开展3D打印实验,他们利用3D打印机制造国际空间站所需的各种物体。俄罗斯宇航员在国际空间站首次用3D打印机制作出了太空工作所需的零部件——摄像头固定架。3D打印机的出现令宇航员们可在太空直接打印所需的零部件及工具,不必等待从地球上“发货”。此外,在太空的微重力环境下,3D打印出来的生物器官和组织比在地球上成熟得更快,效率也更高,科学家们有望借助3D打印技术在国际空间站打印出人体器官。

(文章内容来源于网络)

生物医疗

生物打印包括使用3D打印技术创建人体组织和器官等生物结构,尽管这项技术仍处于早期阶段,但它已经显示出了诱人的前景,背后的驱动力是“人类实实在在的需求”。未来,生物打印可消除对捐献器官的需求。如去年6月,美国一家再生医学制造公司宣布,一名出生时右耳发育不良的20岁女性移植了由她自己的细胞3D打印的耳朵。该公司称,这是首个已知的由活体组织制成的3D打印器官的例子,未来3D打印可产生更复杂的肝脏、肾脏和胰腺。此外,生物打印可让医生为特定患者打印出个性化药物。

生物3D打印也开始向人体深处迈进。澳大利亚工程师研制出了一种微型软体机器人手臂,可将生物材料直接3D打印到人体器官上,未来医生们有望通过小的皮肤切口,将该设备送入人体内难以触及的区域,精简未来的医疗程序,加速疾病治愈。

食品打印

食品打印代表的是3D打印技术领域一种相对较新的发展趋势。美国哥伦比亚大学研究团队在杂志上发表论文称,他们的3D打印机使用全麦饼干、花生酱、榛子巧克力酱、香蕉泥、草莓酱、樱桃糖浆和糖霜这7种原料制作出了芝士蛋糕。研究团队认为,激光烹饪和3D打印食品,能让主厨在毫米级的尺度集中香气和质感,创造出新的食物体验。未来,食品打印可能成为创造个性化膳食的一种常见方式,例如,餐馆可使用食品打印技术为某位顾客专门制作餐点。

开始

生物打印就已开始发展

3D生物打印技术,顾名思义就是以3D打印方式制造出生物医学产品的一种方法。该技术利用可生物降解的材料或细胞自身生长能力,将细胞和其他生物材料通过特殊的打印机,按照一定规律和层次,打印出人造组织和器官。有人说,这是一种具有仿生功能的新型干细胞培养体系。也有人说,这是一项将生命科学和工程技术相结合的超级复杂工程。

当前,随着全球人口的激增和医疗水平的提升,器官供应短缺成了医疗领域难题,3D生物打印技术或将成为解决方法之一。有消息称,这种打印出来的器官可以用于移植,从而解决因器官损伤或失去功能而带来的健康问题。此外,3D生物打印技术也为药物研发带来福音,它可以制造出具有特定生物功能的组织,测试药物对其的影响,进而实现更加精确的临床试验,加快药物研发进程。同时,3D打印技术在医疗设备制造上的应用也越来越广泛。

(文章内容来源于网络)

其实,早在年,第一台3D生物打印机就已制备成功,并被《时代周刊》评为年度50项最佳发明之一。近年来,3D生物打印步入了“百家争鸣”的时代。俄罗斯科学家打印出人造皮肤、美国研究者打印出外层血-视网膜屏障细胞组合、日本研究人员将人造蛋白质打印制备成软骨和骨骼……例如使用该技术生产精确的矫形器和义肢,以满足不同病人需要;打印人造透析器和培养干细胞的培养皿,以增加医疗设备多样性。

生物体内打印电路

有望应用于脑机接口

近日,英国科学家开发了一种技术,利用激光在生物体内3D打印出导电电路,这项技术未来有望用于创建和维护人体植入物或脑机接口。从起搏器到仿生耳朵,电子植入物已经很普遍,但将它们植入人体内可能会有感染的风险。而一旦出现故障很难修复。鉴于此,英国兰卡斯特大学的约翰·哈迪及其同事开发了一种技术,利用激光在生物体内3D打印出导电电路。该团队首先将含有荧光塑料聚吡咯的“墨水”注入线虫体内。这种墨水被设计可以与一台光子3D打印机一起工作,该打印机使用激光来打印出特定形状的材料并使其导电。利用这台3D打印机,该团队在蠕虫体内创造了星形和正方形导电电路。

科学家们已经知道,在生物体内进行3D打印是可行的,所以从原则上说,对于人类或其他更大的生物体,也可以打印大约10厘米宽(或厚)的物体。科学家此前已经在生物体内利用3D打印技术打印出物体,这是该技术首次用于制造导电电路。这项技术有望在多个领域大显身手。比如在生物医学领域,可用于如维护大脑深层电极和脑机接口;在农业领域,可在种子内打印电子标签以防止假冒,或在水果中打印电子标记以辅助机器人采摘机。

主流金属3D打印

安全因素还是首要问题

一直以来,钢和铝是支撑经济发展的重要材料,但二者的熔合区比较脆弱,因此钢和铝的连接材料尚未得到充分开发。两种金属一直在争抢市场份额,尤其是在汽车行业。相比之下钢更坚固、成本更低,而铝具有更好的强度重量比。将二者结合起来,可以在不牺牲结构完整性的同时减轻重量,并减少碳排放。然而,由于钢和铝的冶金特性截然不同,二者之间会形成脆性金属间化合物,因此钢和铝的熔合一直未得到充分探索:"将铝合金与黑色金属材料结合在一起,挑战在于二者之间会形成极为脆弱的金属间化合物。

(文章内容来源于网络)

从实际制造角度来说,金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源(或物质)进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末,粒径分布通常为几十微米,可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属,风险尤其大,必须受到粉尘浓度的特定限制;其他金属粉末,如钢或其他含镍合金,则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

不仅如此,在组件的打印过程中危险同样存在,熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统,仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间,从而造成室内环境的污染。随同废气的排出,一部分惰性气体如氮气尤其是氩气,也是风险的来源。设备的维护过程,如过滤系统的清洁,其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小,若处理不当,很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

基于对SLM工艺过程的整体评估,德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案,其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序,实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

金属粉末的处理必须格外小心,并且在可能的情况下,应在保护性气氛中进行。目前,全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视,以SLMSolutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作,这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下,3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

(大型金属3D打印手套箱)

3D打印安全保护

3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术,对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱(增材制造保护手套箱)针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的:3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种,每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同,为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱,提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统,可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内,该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环,氩气在该闭环内循环,系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标,氧含量达到小于1PPM指标,实现超高纯工作气氛的环境,加工的产品可直接应用,减少再处理环节,是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。

(大型金属3D打印手套箱)

技术优势

●解决3D打印手套箱大体积密封的可靠性。

●解决3D打印手套箱信号线及动力线高度集成进箱密封防干扰问题。

●解决3D打印手套箱工作时烟尘净化问题及过滤器更换周期及寿命问题。

●人性化专业化设计,箱体外形美观,箱体上大型门的密封性极好,开启方便简单。

●解3D打印手套箱送粉器送粉进气或铺粉设备镜头吹气与手套箱箱体压力控制。

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