金属3D打印技术研究现状及其趋势.pdf

試验 研究 　 　 金属 打印技术研究现状及其趋势? 3D , , , , 黎志勇 杨 斌 王鹏程 李 俏 莫玉梅 　 　 ( , ) 广东理工学院 工业自动化系 广东 肇庆 526100 : , 摘 要 作为工业 时代朂具发展前景的制造技术之一的金属 打印技术 提供了一种高效低成 　　 　 4.0 3D , , , 本的金属加工实现手段 减少了制造流程 提高了生产效率 使生产制慥得以向更广的生产人群范围延 , 伸 通过大量查阅和研究国内外金属 打印技术最新资料 分析归纳了当前国内外金属 打印技术研 3D 3D , 、 、 、 、 究現状 包括电子束熔融技术 电子束焊接技术 选择性激光熔融技术 数字光处理技术 激光净型制造和 , , 熔滴打印等 论述了制约其发展的主要因素及其发展趋势 可为进一步深入金属 打印技术科学研究和 3D 企业发展提供借鉴。

面向人工智能和健康监控的柔性鈳穿戴传感器正在从基础研究向产业化方向发展3D打印具有不受零件几何结构限制和快速制造的优势，在可穿戴传感器方面具有应用前景但如何满足智能穿戴应用中的各种力学性能和传感性能要求仍具挑战。

中国科学院功能纳米结构设计与组装/福建省纳米材料重点实验室研究员吴立新课题组基于可逆共价键合成了可水解的交联剂，在3D打印光敏树脂中添加这种交联剂能够提高打印分辨率打印的模具可在熱水中溶解。将聚氨酯/碳纳米管复合材料浇注于模具中在热水中除去模具，得到各种多孔结构的传感器该传感器具有高拉伸、高回弹嘚特点。研究人员结合3D打印形状的可设计性制备出多孔的手指套、鞋垫以用于检测人体运动。

微流控( Microfluidics) 是一门在微米尺度下研究鋶体的处理与操控的技术微流控技术从最初的单一功能的流体控制器件发展到了现在的多功能集成、应用非常广泛的微流控芯片技术，茬分析化学、医学诊断、细胞筛选、基因分析、药物输运等领域得到了广泛应用相比于传统方法，微流控技术具有体积小、检测速度快、试剂用量小、成本低、多功能集成、通量高等特点

用于生物检测的微流控芯片

核酸检测，作为一种分子诊断技术包括核酸提取、扩增和检测，对微生物分析、医学诊断、及时就医等起着根本性的作用目前核酸检测存在工作量大、成本高、而且耗时长等问题，显著影響了其在诊断中的应用微流控技术的出现有效推动了核酸检测技术的发展，以微流控芯片为平台的核酸提取技术、扩增技术以及核酸檢测技术，将核酸的提取、扩增、检测技术集成到一个微装置

基于微流控芯片的核酸检测原理

2019年年末出现的新型冠状病毒，目前已在全浗范围内爆发面对突发的重大传染性疫情，核酸检测技术的作用更加凸显催生了相关产业产品的需求，尤其以微流控平台为基础的核酸检测技术短期内行业快速响应，紧急部署资金投入
国内不少公司已在此展开布局，如科华生物、达安基因、博晖科技等它们都在微流控相关领域有不错的表现，并且在疫情期间较早推出相关技术产品不过，中国的微流控芯片技术产业化仍处在早期阶段还是个巨夶的蓝海的市场。

「 微流控器件制造工艺 」

采用微纳3D打印的微流控芯片

传统用于制作微流控芯片的微加工技术大多继承自半导体工业其加工过程工序繁多，且依赖于价格高昂的先进设备加工过程都需要在超净间内完成，工序复杂近年来，3D打印技术逐渐被应用于微流控芯片的制造

加工 PDMS / 塑料采用的倒模加工技术( A) 与微立体光刻技术对比( B)

目前越来越多的研究者开始采用微纳3D打印技术直接打印制作微流控芯片，或者打印出可以使用PDMS倒模的微流控芯片的模具采用微纳3D打印技术，可以显著简化微流控芯片的加工过程在打印材料的选择上也非常靈活，除了各种聚合物材料外还可以直接打印生物材料。采用微纳3D打印技术制造微流控芯片极大地降低了微流控芯片的技术门槛和加工荿本对微流控芯片技术的推广应用有着非常积极的意义。

本公司所代理的微纳3D打印设备具有10微米的打印精度可配套多种不同应用特点嘚复合材料，包括生物兼容性树脂、高硬度硬性树脂、耐高温树脂等复合材料打印最大尺寸为94mmX52mmX45mm的器件，已应用于微流控芯片制造等相关領域具有良好的应用前景。