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生物制造(生物3D打印)技术介绍 ——“科学讲坛”第155期讲座成功举办
    编辑:鼓楼区科协     发布时间:2013-05-09

  8月3日上午,“科学讲坛”第155期讲座在中国科技馆举办。清华大学机械工程系副主任、激光快速成形中心主任,先进成形制造教育部重点实验室主任,中国机械工程学会特种加工学会快速成形技术委员会副主任委员林峰教授以“生物制造(生物3D打印)技术介绍”为题进行了生动的演讲。本次讲座吸引了近140位社会公众前来聆听。


  林峰报告的第一部分从3D打印开始讲起,包括快速原型、快速成型、增材制造,利用离散-堆积原理,如何将三维加工离散成一系列二维层片,将离散的点、线、面堆积成实体模型等。它具有以下5个特征:数字制造,是由零件数字模型直接驱动材料的堆积过程,可快速高效和精确地再现三维模型;降维制造,加工柔性极高;堆积制造,零件的所有部分都是受控的,可对微结构进行控制;直接制造,可解决难加工材料的成型问题;最后,快速制造,可以省去很多传统工序,快速获得近净成型的零件。


  在第二部分,林峰简述了清华大学3D打印技术的开发和产业化的情况,他介绍了清华技术支撑的北京太尔时代的3D打印机“UP”,曾经荣获美国Make杂志最佳3D打印机奖。现在,3D打印已经用于叶片、轴承、发动机缸体、卫生洁具等的制造过程。发动机缸体的试制,传统方式需要6个月,成本上百万,而3D打印只需材料费,工时15天。


  第三部分“3D打印与生物制造”,他讲述了生物医学对制造工程技术的需求,包括个性化、分级多孔化、非均质制造、复杂官网结构、三维结构的构建等。由此,先进制造技术,特别是基于离散-堆积成形原理的三维打印技术,开始应用于生命科学和医学领域,是生命科学与材料科学的交叉学科。按照成形材料的生物性能,可以分为4个层次:生物不相容、不降解;生物相容,但不被降解;既生物相容,又能被降解;活细胞,或细胞-材料复合体。第一个层次,可以用于制造模型和假体,协助各个方面的交流和沟通;第二个层次,可以制造例如外耳修复,钛合金头骨等;第三个层次,包括骨组织工程支架的分级多孔结构,以及骨-软骨一体化修复、多层管壁血管支架、心肌组织工程的构建;第四个层次,细胞将在三维材料结构内生长,包括肝细胞的三维受控组装、多细胞复杂结构、三维支架、单壁结构、血管分支结构、静态培养研究模型的构建、细胞三维结构的构建、细胞精确三维受控组装、单细胞打印实验等


  林峰的讲座,使听众对快速成形技术(3D打印)的原理和特性、目前的产业发展、在生物医学方面的应用有了全新而深刻的认识。 伴随着热烈的掌声,听众们开始踊跃提问与三维打印相关的一些问题。在认真回答大家提问的同时,林峰也鼓励大家多思考。


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