几天不见，3D打印再“出圈”：各种新产品，还有了“铁饭碗”。

先说“铁饭碗”~

2022年6月14日，人力资源社会保障部宣布向社会公示相关新职业信息，其中机器人工程技术人员，增材制造工程技术人员等18个新职业信息作为第一批向社会进行公示，广泛征求意见。下一步，人力资源社会保障部将会同有关部门组织制定新职业标准，同时面向社会广泛征集新职业标准或评价规范。

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为什么会有“铁饭碗”呢？因为这两年3D打印太火了，仅仅短短的这几天时间，在3D打印领域就有了多项新技术新产品：

01—元机器人

美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师团队开发了一种可一步构建机器人的新设计策略和3D打印技术。这项研究进展发表在《科学》杂志上，展现了各种能够行走、机动和跳跃的微型机器人的构造。此次打印的超材料由包含感觉、移动和结构元素的内部网络组成，可按照程序设置自行移动。由于移动和传感的内部网络已就位，唯一需要的外部组件就是为机器人供电的小电池。而新方法的关键是压电超材料的设计和印刷，压电超材料是一种复杂的晶格材料，可响应电场改变形状和移动，或基于物理力而产生电荷。

该项研究的首席研究员、UCLA工程学院助理教授郑小雨表示，新方法将有助于发展一类自主材料，其可取代目前制造机器人的复杂组装过程。新方法将复杂的运动、多种传感模式和可编程决策能力紧密集成在一起，类似于生物系统中的神经、骨骼和肌腱协同工作，以执行受控运动。

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研究团队展示了这种机器人与板载电池和控制器的集成，以实现3D打印机器人的完全自主操作，每个机器人都有指甲那么大。这些“元机器人”有望带来生物医学机器人的新设计，如自转向内窥镜或体内“游泳机器人”；未来其还可探索危险环境，如在倒塌的建筑物中快速进入密闭空间，评估危险级别并寻找被困在瓦砾中的人。

将电能转化为运动的活性材料，用在机器人身上并不是什么新鲜事，但这些机器人通常运动范围有限、行进距离不足，即使运动的话也不能脱离类似变速箱的传动系统。而且大多数机器人，无论其大小如何，通常都是由一系列复杂的制造步骤构建的。正是这些步骤，集成了机器人的肢体、电子和有源组件；但也正是这些过程，导致了更重的重量、更大的体积和更少的力输出。相比之下，UCLA开发的机器人材料由复杂的压电和结构元件组成，这些元件的结构巧妙满足了高速伸展、弯曲、扭曲、旋转、膨胀或收缩的运动能力—而这么灵活的机器人，每一个仅硬币大小。

02—生物3D打印促进医疗移植

近日，美国3D生物医药公司宣布，他们利用从患者耳中提取的软骨细胞样本，通过3D打印技术制造出一只耳朵，并在3月成功进行了移植手术。“这是一件值得高兴的大事。”美国卡内基梅隆大学生物医学工程教授亚当·费恩伯格得知这一消息后十分激动：“这表明生物3D打印技术已经从假想变成现实了。”

接受手术的是来自墨西哥的20岁女性亚历克莎。她患有先天性的小耳畸形，听力也受到影响。《纽约时报》称，在美国，每年大约有1500名新生儿患有小耳症或无耳症，即整个外耳缺失。他们会因此被同龄人嘲笑，逐渐变得自卑和抑郁。较为理想的治疗时间是患者开始上学前，治疗方式通常是：医生从患者肋骨上提取软骨，将其雕刻成耳朵的大致形状，然后进行移植。整个手术过程复杂，费用较高。现在，3D打印技术带来了新的希望。

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据3D生物医药公司的高管介绍，这一新的耳部植入技术整合了多项专利技术，首先就是将患者细胞的一小部分样本转化为数十亿个细胞的方法。该公司的3D打印机使用基于胶原蛋白的“生物墨水”，该“墨水”在人体内是安全的，并且可以保持所有材料的无菌性。

耳骨替换，并非一蹴而就

首先，外科医生从这名患者的小耳残体中取出了半克软骨，并扫描了她的那只健康的耳朵，将软骨和数据一并运至位于纽约的3D生物医药公司。随后，研究人员将患者的软骨细胞从组织样本中提取出来，放入营养液中培养，使之增殖成数十亿个细胞。接着，研究人员将这些细胞与“生物墨水”混合在一起。接下来，胶原蛋白通过注射器注入3D生物打印机，打印机以稳定的气流喷出材料，按照患者健康耳朵的形状，制造出一只耳朵。整个打印过程耗时不到10分钟。

打印出的耳朵被装在具有保护作用的可生物降解外壳中，通过冷链运送给负责手术的小儿耳部整形外科医生阿图罗·博尼拉博士。博尼拉将耳朵植入患者下颌骨上方的皮肤下，当植入物周围的皮肤开始收紧时，耳朵的形状就出现了。移植的耳朵会生长出软骨组织，慢慢与人类耳朵的自然外观一致，并且会有感知反应。

随着研究的深入，3D生物医药公司希望这项技术可用于制造更多的人体替代部件，比如脊柱椎间盘、鼻子和膝关节半月板。未来，3D打印甚至可以制造出更复杂的重要器官，如肝脏、肾脏和胰腺。不过，人类距离用3D打印肝脏等器官，还有很长的路要走。卡内基梅隆大学的费恩伯格认为，耳朵，尤其是外耳廓，只是人体一个相对简单的附属物，它的装饰性大于功能性。

03—核电站过滤器

2022年6月17日，一套3D打印的燃料组件已成功被安装在斯堪纳维亚半岛的核电站，这在国际上尚属先例。这些核燃料碎片过滤器被命名为StrongHold AM过滤器，由能源部门的技术供应商瑞典西屋电气公司3D打印。它们是第一个被批准用于最终应用的同类产品，并已安装在芬兰Olkiluoto核电站的2号机组和瑞典Oskarshamn核电站的3号机组。

什么是燃料碎片过滤器？

核能反应堆根据核裂变的原理运作，中子猛烈撞击原子，将它们分裂成更小的原子并释放能量。这种能量被用来加热水并产生蒸汽，使涡轮机转动以产生电力。可裂变材料被储存在燃料棒中，这些燃料棒的完整性对该过程的成功和安全都至关重要。核电站的风险之一是由于外来碎片进入反应堆而导致的燃料故障。因此，燃料碎片过滤器是核能发电中发现的关键安全措施之一，因为它们是专门用来捕获碎片并阻止其损坏燃料组件中的包层。如果没有它们，发电厂将经历更频繁的非计划性停运，这将是昂贵的。"燃料损坏会迫使我们暂时停止运行，这影响了供应安全，并带来不必要的成本，减少燃料损坏的风险对我们的业务是非常有帮助的。“

3D打印部件性能更好

3D打印碎片过滤器实际上是为作为整体燃料组件的一部分而设计的，它在这两个发电厂最近的一次燃料加注中断中被安装上。据项目合作伙伴称，打印部件中所包含复杂的结构难以用传统工艺制造。除了在制造上具有成本效益外，与传统的同类产品相比，这些过滤器还能为燃料组件提供更好的保护。

TVO公司燃料采购组组长ArttuKnuutila说："在把3D打印这种新技术应用到核电站方面，我们可以自豪地扮演先驱者的角色，甚至在全球也是如此。我们现在可以获得使用3D打印金属产品的重要实践经验，这将成为未来越来越重要的操作解决方案。拥有像西屋公司这样强大的合作伙伴网络是非常重要的，他们部署增材制造来推动增强能力。"增材制造技术的应用是核电领域的一项新的大胆尝试。今年早些时候，超安全核公司（USNC）授权使用一种新方法，用碳化硅等耐火材料为核反应堆3D打印部件。该方法由橡树岭国家实验室开发，利用粘结剂喷射，使反应堆部件的制作更加高效。

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虽然快速发展

安全问题仍不容忽视

4月20日，中南大学材料科学与工程学院发生一起爆燃事故，一名博士研究生受伤。而此次中南大学发生的痛心事件让我们对3D打印相关的实验安全性敲响了警钟，无论对于制粉还是3D打印工艺实验相关。2013年，美国马萨诸塞州沃本市的 Powderpart Inc. 公司发生金属粉尘爆炸，一名当时独自在工厂工作的工人被三度烧伤，现场至少有一台使用可燃金属粉末的3D打印机。除此之外，国内也出现过与金属3D打印相关的危险事件。

3D打印的重要材料——钛和铝等均是活泼金属，这些材料可燃，因此会像粉尘一样爆炸。钛和铝的燃烧速度也非常快，并会产生极高的温度和压力，因此需要格外小心。与粉尘相关的危害程度在很大程度上取决于相关材料的数量及其在该数量下的行为。粉尘爆炸是由悬浮在封闭空间中的颗粒快速燃烧引起的。当这些颗粒与火花、明火、过热的表面或机器放电接触时，就会发生爆炸。

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金属3D打印的从业人员要考虑所使用的集尘器或吸尘器中混合的材料，会不会引发铝热反应，是否配备了D类灭火器等等。实际上，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。

金属3D打印保护

安全刻不容缓

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SLM Solutions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。（北京3D打印）

●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。（北京3D打印）

●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。（北京3D打印）

●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。（北京3D打印）

●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。（北京3D打印）

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3D打印安全保护（北京3D打印）