3D打印不锈钢
它的强度是传统钢的 3 倍
3D打印技术风靡全球，但目前该技术的最佳组合是塑料和泡沫钢材料，其强度不足以满足核心材料的应用需求。 今天，研究人员已经开发出一种3D打印坚韧而柔韧的不锈钢的技术，这一进步可能会导致更快，更便宜的方式制造从火箭发动机到核反应堆和油井设备部件的所有东西。
不锈钢发明于 150 年前，至今仍很受欢迎。 它由熔化的传统钢结构制成——它本身就是铁和碳（有时是镍等其他金属）的混合物——并添加了铬和钼以防止生锈和腐蚀。 在不锈钢的制造过程中，一系列复杂的冷却、再加热和轧制步骤导致材料的微观结构紧密堆积，即在合金颗粒之间形成细胞状结构。 当金属弯曲或压缩时，颗粒中的原子层会相互滑动，有时会形成晶体缺陷，从而导致裂纹的产生。 但是，强大的颗粒边界可以阻止这些缺陷，使材料坚硬且仍然足够柔韧，以形成所需的形状。
（文章内容**在网络上）。
长期以来，3D打印研究人员一直试图复制这种结构。 他们的计划是从将金属合金颗粒粉末层涂在平坦的表面上开始。 在这项研究中，计算机控制的高性能激光束在表面上来回扫描。 被激光击中的粒子熔化并融合在一起。 然后向下移动该表面，然后添加另一层粉末，然后再次重复激光加热过程，将新熔化的材料粘在下面的一层上。 通过逐层重复这种方法，工程师可以构建复杂的结构，例如火箭发动机。
然而，问题仍然存在——在微观层面上，3D打印的不锈钢通常具有很高的孔隙率，这也使它们变得脆弱且容易断裂。 科学家们通过设计一个计算机控制的程序来扩展这项工作，该程序不仅可以制造致密的不锈钢层，还可以更严格地控制这些材料的结构 - 从纳米到微米。 这使得3D打印机能够在各种尺度上构建微小的细胞壁状结构，防止破损和其他常见问题。 测试表明，在一定条件下，最终的3D打印不锈钢材料比常规工艺生产的不锈钢强度高3倍，并且仍然具有韧性。
水凝胶3D打印
印刷电子设备可以植入人体
植入生物体内的电子设备可以是柔软的和温暖的。 西湖大学工程学院团队研发出水凝胶载体基体和银-水凝胶复合导电油墨，是全球首个通过3D打印封装内部电路的集成水凝胶电子器件。 外界材料会被人体识别并产生一定的排斥反应，如骨折用钢钉、植入物用牙齿，甚至软质材料的人工耳蜗。 面对电子设备进入人体的“尴尬”，科学家们寄予厚望，因为它既柔韧又具有生物相容性。
传统的水凝胶电子器件是用水凝胶“包裹”封装在电路中，核心电路部分仍是硬金属。 该团队研究的突破点是将水凝胶电子设备的金属部分“统一”成水凝胶的状态。
该团队首先在材料的设计方法上寻找突破口，找到了海藻酸钙-聚丙烯酰胺双网络水凝胶并对其进行了改性。 据了解，将海藻酸钙和聚丙烯酰胺合成成全水凝胶的方法比较普遍，但缺乏灵活性。 他们将两种水凝胶的固化分为两个独立的步骤——首先固化海藻酸钙，然后“分解”并精炼成微凝胶微粒。
这样，凝胶颗粒中除了海藻酸钙外，还含有丙烯酰胺单体、交联剂和自由基引发剂，粒径约为20微米，可作为3D打印的“支撑基质”。 打印后，聚丙烯酰胺可以通过加热固化以最终确定电子元件。
医疗3D打印
材料多种多样
在现代医学领域，3D打印技术使用的医用材料主要有四类：一是生物相容性要求低的医用材料。 这种材料主要用于3D打印体外诊断和**模型、导板、体外假体或骨科辅助工具等，极大地发挥了3D打印在个性化定制方面的优势，让患者得到更好的治疗。 第二种是生物相容性但不可降解的医用材料。 主要有钛、钴铬合金、钽合金等金属材料，以及高分子材料等惰性材料，可用于打印内部植入物。
三是生物相容性和降解性好的医用材料。 主要应用领域是组织工程支架的打印。 用这类材料打印出来的植入物不仅需要与生物体相容，而且是可降解的，并且可以在一定时间内促进体内有缺陷组织的生长和愈合。 第四，活性细胞、蛋白质和其他生物活性分子。 使用这些材料的生物3D打印也称为细胞3D打印。 细胞3D打印技术可以直接利用细胞、蛋白质等生物活性物质作为3D打印的基本单元，以3D打印的方式直接构建组织或器官。
（文章内容**在网络上）。
医用高分子材料
3D打印医用高分子材料主要用于医疗模型和手术导板的制作，少量材料可作为可生物降解组织工程支架和生物墨水的基质，此类材料包括聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、蛋白质、多糖和水凝胶（含水量高的亲水性或两亲性聚合物三维网络）等聚合物。
医用高分子打印材料具有优良的加工性能，可应用于多种打印技术，因此已成为主要的医用3D打印材料之一。
陶瓷基生物材料
医用活性陶瓷可以模拟天然骨骼的矿物相、结构和力学性能，是理想的仿生骨修复材料，因此受到研究机构的高度重视和大力发展，但在韧性上仍存在不足。
羟基磷灰石粉矿物相中含有大量的磷酸钙，广泛应用于陶瓷3D打印研究。 与金属和高分子材料相比，医用生物陶瓷材料的应用相对较少，3D打印生物陶瓷的性能与实际应用需求之间存在一定的差距，限制了其产业发展。
生物墨水
医用水凝胶、生物交联剂和活细胞共同构成了生物3D打印所需的“生物墨水”。 目前，虽然一些研究人员已经将3D打印技术与生物墨水相结合，打印出人的耳、肾、心脏等活体组织，但如何保持细胞活性，如何维持组织功能仍有待解决。 无论是天然生物墨水还是合成生物墨水，生物3D打印技术对油墨材料的粘度、强度和生物相容性都有严格的要求。
医用金属材料
常见的3D打印医用金属材料包括不锈钢钛合金、钴铬合金和钽合金等，一般用于制备植入物，目前主要集中在个性化骨植入物和支撑支架的生产上。 这些金属材料具有生物相容性，可以满足当前大多数医疗应用。 3D打印金属材料最常用的方法是粉末床熔融，目前主要利用激光和电子束在高能源的选择性区域选择性熔融金属粉末。
超强韧性，超强拉伸
纳米结构高熵合金的3D打印
去年，马萨诸塞大学利用3D打印方法生产了一种双相纳米结构高熵合金（HEA），该合金比其他现有的先进3D打印材料更坚固、更具延展性，有望产生可用于航空航天、医学、能源和交通的高性能部件。 在过去的15年中，高熵合金变得越来越流行：它们是由五种或五种以上等量或近似相等的金属制成的合金，具有许多理想的性能，因此在材料科学和工程领域受到高度重视。 3D打印技术目前被应用于材料开发领域，基于激光的3D打印可以产生较大的温度梯度和较高的冷却速率，这是传统方法难以实现的。
这一次，研究人员将：高熵合金具有高级3D打印技术-激光粉床熔接开发具有空前性能的新材料。 由于材料的熔化和凝固速度非常快，因此由此产生的材料微观结构与传统方法产生的微观结构有很大不同。
（文章内容**在网络上）。
研究人员说：“原子重排的这种不寻常的微观结构使其具有超高的强度和更高的延展性，并且新材料的强度是传统金属铸件的三倍，并且延展性不会降低。 使高熵合金更具弹性和延展性，有助于创造机械高效和节能的轻质结构。 “未来，科学家有望利用3D打印技术和高熵合金开发高性能部件，可广泛应用于生物医药、航空航天等领域。
主流金属3D打印
安全仍是重中之重
无论是钢还是高熵合金，从实际制造的角度来看，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的来源（或物质），这些来源（或物质）可能导致特定的危害。 用于金属3D打印的金属粉末，通常粒径分布为数十微米，可以被吸入肺部或肺泡。 低密度钛、铝及其合金都是活性金属，风险特别大，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，被《有害物质指令》归类为致癌、致突变和有毒的繁殖物。 长期接触和吸入粉末颗粒会给操作人员的健康带来一定的隐患。
不仅如此，在打印过程中还存在一个危险，除了熔化过程中产生的部分废气会被带入过滤系统外，还有一些可能排放到打印系统的外部空间，从而造成室内环境的污染。 除了废气，一些惰性气体，如氮气，尤其是氩气，也处于危险之中。 设备的维护过程，如过滤系统的清洗，其中的灰尘和灰烬比金属颗粒细，如果处理不当，由于成分的稳定性，很可能引起火灾甚至**。
基于对SLM工艺的整体评估，德国拜罗伊特大学开发并评估了一种特定的粉末保护概念，重点是反应性材料Ti6ALV4的安全保护。 减少危害的保护措施以 STOP 原则为优先，实施策略基于流程、位置和员工保护等关键因素。
金属粉末必须格外小心地处理，并在可能的情况下它应该在保护性气氛中进行。目前，全封闭工艺正受到设备制造商的重视，以SLM Solutions为代表的金属打印机品牌已经实现了从粉末填充、清洗甚至工序安装到中途安装的所有过程的全封闭操作，通过这种空间划分或封装，最大限度地减少了粉尘暴露和危害。 在这种情况下，3D打印手套箱成为首选的设备选择。
（大型金属3D打印手套箱）。
3D打印安全防护
3D打印技术作为一项前沿和领先的新兴技术，在传统制造业的工艺转型和新材料的广泛应用中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）是针对航空航天特殊零件加工所需的环境而设计的：3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型，每种成型设备对手套箱需要不同的设计要求，因此需要根据不同的需求设计手套箱，以提供可靠的解决方案。
金属3D打印惰性气体保护系统它是一种高性能、高品质的超净化防护手套箱，可自动吸收水和氧分子，提供净化工作环境需求的闭环工作系统，可满足特定清洗要求的1ppm O2和H2O惰性气氛环境。 选择性激光熔化装置本体置于密封箱内，密闭箱体与多级除尘移动装置和空气循环装置形成闭环，氩气在闭环中循环，系统中大气含水量达到1ppm指数以下，氧含量达到1ppm指数以下， 从而实现超高纯环境的工作气氛，加工后的产品可直接应用，减少后处理环节，是为满足科研开发需要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打印手套箱大体积封口的可靠性问题。
解决3D打印手套箱信号线、电源线高度集成在箱体内，密封抗干扰的问题。
解决3D打印手套箱工作时烟尘净化和过滤器更换周期和寿命问题。
人性化专业设计，箱体外观美观，箱体上大门密封性极佳，开启方便简单。
解决方案：3D打印手套箱送粉机、进粉机或撒粉设备、透镜吹瓶和手套箱箱压力控制。
更多金属3D打印安全防护技术
密切关注 Atex 手套箱