用于生物医疗的增强型3D打印技术

    德国研究人员表示，通过添加纤维增强复合材料，可以增强3D打印结构的机械性能。

                                                                                                      

3D打印的俯视示意图（A）。在x-y平面的供料室（F）和构建室（B）。

    3D打印技术自成为主流以来日益发展壮大，如今，3D打印系统已经能够打印“3D巧克力”、钛植入体等任何事物。但是，人们并没有忘记3D打印这一快速成型技术的最初工业应用，全球许多公司利用3D打印技术来快速、准确地生产复杂组件。

    德国维尔茨堡大学附属医院的研究小组一直致力于提高三维粉末打印技术。他们的研究结果显示，利用一些不同的短纤维所形成的印刷成品的机械强度比那些非增强型印刷样品的机械强度要强很多。

    三维粉末印刷技术（3DP）能够创造出复杂的3D结构：通过使用喷墨打印头，将一种液体粘合剂铺放在粉末薄层上，粉末薄层逐层叠加就可以将模型建造出来，而多余的粉末则会通过一种“脱粉”工艺被去除掉。虽然三维粉末印刷技术能够得到精准控制，并在一定温度下进行3D打印，但由于打印出来的样品机械性能低，这项技术的应用具有一定的限制。

    Uwe Gbureck领导的研究小组开发了一种纤维增强复合材料，这种材料类似于骨科牙科使用的矿物质骨粘合剂。他们先将一些市售的短纤维（长1-2毫米）添加到改良纤维素石膏粉模型中，然后用增强型粉末生产相同结构，用四点弯曲测试确定机械强度。

    他们发现，浓度低至1%（W/W）时，在未固化强度（抗变形能力）和断裂韧性上，增强型粉末生产的结构胜过那些没有使用纤维的粉末生产的结构。当使用短玻璃纤维时，即使不增加堆积密度，材料的抗弯强度也比那些非增强型结构的抗弯强度要高很多（高达180%）。

    这项工作表明，增强型粉末在生物医学领域扮演着一定的角色，因为在生物医学领域，强度是非常关键的。Gbureck和他的研究小组下一阶段打算将他们的技术扩展到可以与生物相容的纤维中。如果他们能够实现这一项的话，人们就能得到为他们量身定做的3D打印器官。

文/CHINAPLAS