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近日，麻省理工学院宣布，学校研究人员与得克萨斯大学奥斯汀分校的团队合作，开发出了世界上第一款基于芯片的3D打印机原型。据悉，这款打印机的尺寸比一枚硬币还要小。 麻省理工学院Robert J. Shillman教授称：“该系统完全重新定义了3D打印机。”  3D打印机又称三维打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器。19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想，一直到20世纪80年代才得以发展和推广。据悉，“三维打印”一词，还是1995年，麻省理工创造。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西，此后逐渐发展打印包括建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业等领域。 3D打印的出现带来了世界性制造业革命，使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题。3D打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体， 从而极大地缩短了产品的生产周期，提高了生产率。但迄今为止，大部分在使用的3D打印机通常体积都巨大且笨重。 想象一下，有一台可以握在手中的便携式3D打印机，麻省理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员展示的第一台基于芯片的3D打印机，则朝着实现这一想法迈出了重要一步。 该设备的原型由一个光子芯片组成，芯片上包含一组厚度为160纳米的光学天线。（一张纸的厚度约为100000纳米。）整个芯片可装在一枚25美分硬币上。当由芯片外激光器供电时，天线会将一束可操纵的可见光发射到光固化树脂槽中。芯片位于透明载玻片下方，类似于显微镜中使用的载玻片，载玻片上有一个浅凹口，用于容纳树脂。研究人员使用电信号非机械地操纵光束，使树脂在光束照射到的地方固化。 与传统3D打印机依赖机械臂和电机来改变光束焦点的设计不同，这款芯片打印机巧妙地利用微型光学天线来引导光束，以实现所需的形状。有效节省空间并完全消除了移动部件。  研究团队报告称，这项技术的潜在应用非常广泛。如果该项目能够成功商业化，制造业的面貌将发生根本性变化。可以让用户随时随地快速创建定制的低成本物品，工程师、医生甚至急救人员等专业人士能够随时随地打印所需的物品。 例如，骨科医生可以把3D扫描仪带进手术室，扫描病人的骨折。然后，他们可以请来生物医学工程师制作定制的骨植入物，帮助骨折愈合，然后用便携式3D打印机用生物医学树脂打印出来。另外，这款小型3D打印机也可以带入航天事业，尤其是它比其他替代品更轻巧、更紧凑，可以用于制造宇航员在飞行中需要的工具。 从长远来看，他们设想的系统是将光子芯片放置在树脂井的底部，并发射可见光的 3D 全息图，只需一步即可快速固化整个物体。随着这项基于芯片的3D打印机技术的成熟，或许在不久的未来，每个人都能拥有一个便携式“打印工厂”。该研究已（6 月 6 日）在《光：科学与应用》上发表。  论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-024-01478-2 回顾一下中国的3D打印技术。起步相对较晚，起步于20世纪90年代初期。在国家相关部门的支持下，包括清华大学、西安交通大学在内的多所大学和科研机构开启了3D打印技术的研究，并在软件、材料等方面取得了显著进展。这些最早接触3D打印的高校研究力量形成了如今国内3D打印的“五大流派”。 包括：清华大学-颜永年团队、北京航空航天大学-王华明团队、西安交通大学-卢秉恒团队、华中科技大学-史玉升团队、西北工业大学-黄卫东团队。 1988年，清华大学颜永年教授在美国UCLA访问期间首次接触3D打印，回国后开始专攻3D打印，他带领的团队在快速成形领域取得了很多重要成果。被业界誉为“中国3D打印第一人”。 1992年，西安交通大学卢秉恒教授在美国密歇根大学访问期间发现3D打印在汽车制造业中的应用。随后卢秉恒团队在国内开拓光固化快速成形制造系统研究，开发出国际首创的紫外光快速成型设备。 1995年，西北工业大学大黄卫东团队开始金属3D打印研究。黄卫东教授在中国首先提出金属高性能增材制造的技术构思，授权首批专利，出版国内本领域唯一专著《激光立体成形》。在2007年，黄卫东团队还研制并售出国内第一台大型金属3D打印商用化设备。 1997年，西安交通大学卢秉恒团队研制出国内首台光固化快速成型机。 1998年，华中科技大学史玉升团队开始了“粉末材料快速成形技术与设备”的研发。团队建立了选择性激光烧结快速成形技术的成套学术体系与系统，得到广泛应用，并取得了显著的经济与社会效益。 2020年5月5日，中国首飞成功的长征五号B运载火箭上，搭载着“3D打印机”。这是中国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。这台具有里程碑意义的装备就是由西安交大科研团队与航天科技五院529厂共同研制而成。 中国3D打印“五大流派”及衍生企业：   资料来源：华融证券 |
