3d打印技术及原理？

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

1.三维设计

3D打印的设计过程是：先通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分割”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。

2.打印过程

打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

3.完成

目前3D打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的3D打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

3D打印技术在医疗行业的应用？

采用3D打印技术，世界上首次完成了完全使用定制植入物代替整个下颚的制作过程。与传统制作方法相比，3D打印耗费的材料更少，生产时间更短，往往只需数小时便可以制出一只下颌骨。为了避免排斥反应的发生，科研人员在制作完成的下颌骨上涂上了生物陶瓷涂层。技术人员可根据移植患者的具体需求来设计骨骼部件的效果图，然后利用高精度镭射枪来熔解钛粉，并将他们一层层地喷涂叠加起来，最终制作出立体人造骨骼部件成品。整个过程不需要任何胶水或粘结剂。科研人员们已经成功为一名83岁的老妇人植入了经3D打印制成的下颌骨。

2.打印外骨骼

3D打印现在已经进军体外骨骼打印，旨在辅助残疾人士与肌肉萎缩人士提升行动能力。经3D打印制作的轻量级体外骨骼可以辅助用户站立及走动。

3.打印细胞

科学家已经使用人类细胞经3D打印制作出了世界上第一个人造肝脏。研究人员开发出了基于瓣膜的细胞打印过程，可以按特定的模式打印细胞。细胞打印过程中的关键在于打印机喷嘴，喷嘴用力必须轻柔，以保护细胞和组织的生命力。赫瑞瓦特大学开发了一种基于瓣膜的双喷嘴打印机，能够打印高度活细胞如用于组织再生的人体胚胎干细胞，其细胞打印系统方案图，见图2。

4.打印活体组织

研究人员日前创造出一种水滴网络，能够模仿生物组织中的一些细胞特性。利用一台3D打印机，研究小组可将小水滴组装成为一种类似胶状物的物质，它能够像肌肉一样弯曲，并能够像神经细胞束一样传输电信号，可用于修复或缓解器官衰竭。这一技术应用在医疗领域有望能够合成人造组织或器官模型。

5.打印血管

联合3D打印技术和多光子聚合技术，人们已成功打印出人造血管。通过这一过程打印出来的 血管可以与人体组织相互“沟通”，不会发生器官排斥，且可以生长出类似于肌肉的组织。该研究成果将有望用于人体试验和药物测试。

6.打印器官

科研人员采用3D打印技术配合人体自身细胞，使用加入细胞混合物凝胶的可生物降解脚手架， 逐层构建出了肾脏。这项技术还帮助一个孩子成功移植了人工膀胱。此外，利用CT扫描等医学影像技术，3D打印机还可以采用丙烯酸树脂制作出半透明的器官模型，从而帮助外科医生了解器官内部结构，实现肿瘤放疗效果的可视化。美国科学家成功利用3D打印技术制作出了能够精确复制疑难并发症患者的心脏解剖结构的人体心脏模型，用于医生术前研究患者心脏结构。