当前3D打印晶格结构设计领域正经历着一系列引人注目的发展，这些发展随着技术的不断革新和新工具的涌现，正为行业应用带来重大飞跃。迄今为止，多数拓扑优化软件主要聚焦于拓扑结构本身，允许设计师在初步设计阶段后选定特定区域进行晶格化处理。这一过程中，晶格化并非设计流程的固有环节，而是作为后续步骤加入。然而，这一过程正在经历变化。 3D打印晶格结构设计的最新发展 最新一代的软件工具已率先将拓扑优化与晶格化深度融合至模拟驱动的设计流程之中。 这种集成策略在轻量化应用中展现出尤为显著的优势，因为它允许晶格化作为设计过程的一部分，直接提升产品的性能和效率。另一项重要进展在于优化重复晶格结构的设计，包括梯度晶格、部件上支柱厚度或晶胞尺寸的精细调整，以及共形晶格（即与部件表面紧密贴合的晶格）的应用。共形晶格设计确保了晶格结构不会在边缘突兀地截止，而是通过拉伸晶胞以适应表面的复杂形态。此前，NASA一个的案例中，其将晶格与两个相对表面保持一致，同时根据应力分布调整密度，从而在高应力区域形成更致密的晶格结构。这种技术已在国内漫格科技VoxelDance Design以及nTopology公司的nTop软件中得以实践，展示了在航空航天领域制造更坚固、轻量化部件（减重可达50%）的潜力。 NASA对部件的局部壁厚和陀螺厚度进行了微调，并同时优化了激支架的重量和振动刚度 3D打印的立方体卫星结构，由壁厚为 250 微米的壳体和螺旋填充物组成 由浙大城市学院与之江实验室合作开发的3D打印卫星主体结构中的多孔材料 然而，晶格设计部件的复杂形态往往伴随着悬垂区域支撑结构的需求，这为后处理过程带来了挑战，特别是在支撑移除和表面精加工方面。为解决这些问题，行业正积极探索新方法。电子束熔化（EBM）技术因其特性而减少了支撑需求，但其在处理内部复杂性和小特征方面仍面临局限。为此，EOS等公司及Velo3D通过优化激光粉末床熔融技术，改进了软件、扫描策略和工艺控制参数，实现了无需支撑即可制造悬垂角度小于15°且内径较大的设计。这些进步为开发更复杂、结构更完整、表面质量更高的晶格结构开辟了道路。 阿丽亚娜集团含3D打印晶格结构的火箭燃烧室 高级晶格结构设计全周期软件 此外，一个新兴的趋势是开发涵盖增材制造高级晶格结构设计全周期的软件包。这些软件包集成了自由曲面设计、拓扑优化、晶格化、构建模拟（以确定最佳构建方向）以及构建准备中的支撑生成和切片功能。通过将所有关键功能整合到一个工作平台中，设计过程得以简化，使得晶格结构设计的实现变得更加频繁且高效。 X射线图像显示了毅力号火星车3D打印框架箱形梁内的晶格尺寸和结构的几种变化 3D打印技术参考注意到，算法工程软件的领导者Hyperganic推出了HyDesign工具，这是一款用于创建3D打印晶格结构的新型云原生设计应用。该工具可以使工业设计师、应用工程师快速设计基于晶格的产品。随着金属粉末床熔融增材制造技术的快速发展、软件工具的持续进步以及企业对新技术的浓厚兴趣，3D打印晶格结构的应用领域正迅速拓展，新的工程应用层出不穷。航空航天工业作为其中的佼佼者，不仅看重晶格结构设计的轻量化优势，还高度重视其将多个部件整合为一体的能力所带来的显著效益。 航空航天3D打印晶格结构潜在应用 晶格结构在航空航天领域的广泛应用中展现出极其广阔的前景，其优势集减轻重量、提升性能与优化设计于一身，成为推动行业进步的关键力量。在卫星平台，晶格结构以其卓越的减重效果和增强的性能表现，成为执行效率至上的太空任务时不可或缺的理想选择。它们不仅有效削减了卫星的重量负担，还促进了整体性能的提升，确保了任务的高效执行。 卫星平台使用的3D打印晶格结构 转向发射器领域，晶格结构在有效载荷整流罩中的应用同样令人瞩目。它们不仅实现了显著的减重效果，还通过优化隔热性能，为有效载荷构建起一道安全屏障，保障其能够安全、高效地穿越大气层，顺利抵达太空深处。 在飞机制造的各个环节中，晶格结构同样展现出非凡的潜力。无论是机翼、机身还是控制面等关键部件，晶格结构都能在保持结构完整性和卓越性能的同时，实现显著的轻量化效果。这一特性不仅提升了飞机的燃油效率，还增强了其飞行性能和灵活性。 此外，在航天器部件如太阳能电池阵的设计中，晶格结构的应用同样具有重要意义。它们不仅实现了部件的轻量化，还确保了结构的坚固性，为航天器提供了更为强大的任务执行能力和更长的使用寿命。这种轻量化而坚固的设计理念，正引领着航天器部件设计的新潮流。 随着增材制造技术的持续进步与不断创新，晶格结构在航空航天制造业中的应用前景将更加广阔。它们将为各种复杂轻量化部件的制造提供前所未有的解决方案，推动航空航天制造业向更高水平、更深层次的发展迈进。晶格结构，正以其独特的优势和无限的可能性，引领着航空航天领域的未来变革。 展望未来，设计的多功能性有望成为推动晶格增材制造进一步发展的主要动力，助力各行业实现前所未有的创新与突破。 注：本文内容由3D打印技术参考整理创作，未经单独授权，谢绝转载。

在工业制造领域，硅胶密封件的生产长期依赖传统模具注塑工艺，面临定制化成本高、开发周期长、材料浪费严重等挑战。3D打印技术参考注意到，Fraunhofer IAPT研究所于2月11日宣布将联合工业伙伴共同探索硅胶材料的3D打印技术。 这项尚未正式开展但已进入筹备阶段的研究，旨在通过材料创新、工艺开发及设备优化，构建一套完整的硅胶3D打印解决方案，重塑未来弹性体零部件的生产模式。 弗劳恩霍夫IAPT展示的3D打印硅胶密封垫 瞄准痛点：从模具依赖转向数字化生产 在工业制造领域，硅胶密封件因其优异的耐高温性、化学稳定性和弹性被广泛应用于汽车、医疗、电子等行业。然而，传统注塑成型需要为每种新设计单独开模，导致小批量订单成本高昂，且设计迭代效率低下。 传统硅胶因其高粘度和快速固化特性，难以适配常规3D打印技术。弗劳恩霍夫IAPT的研究团队需要从材料配方与打印工艺的协同创新入手，开发无需模具的硅胶增材制造技术。 弗劳恩霍夫IAPT展示的硅胶3D打印工艺 Fraunhofer IAPT虽没有以文字形式说明正在使用的技术，但通过公布的工艺图，可以看出目前正在采用挤出工艺进行3D打印。对此，研究可能分为三个阶段： • 第一阶段聚焦可打印硅胶材料的开发，通过调整流变特性（如剪切稀化行为）使其适配挤出式打印； • 第二阶段攻克层间粘合与固化控制难题，确保打印件力学性能与注塑件相当； • 第三阶段则联合设备制造商优化工业级硅胶3D打印机，提升打印速度与规模化生产能力。 弗劳恩霍夫IAPT展示的硅胶3D打印工艺 技术蓝图：光固化与挤出工艺 为实现高精度与复杂结构的硅胶3D打印，光固化和直接墨水书写或是两种可能的路径。 其一是光固化硅胶技术，借鉴立体光刻（SLA）原理，开发紫外光敏感的特殊硅胶树脂。这种材料在光照下可快速固化，理论上能实现微米级分辨率的密封件制造，尤其适用于微型电子元件或医疗器械中的超薄密封层。另一条路径是直接墨水书写工艺，通过定制高精度挤出系统，配合具有剪切稀化特性的硅胶“墨水”，使材料在挤出时流动性增强，沉积后迅速恢复粘弹性，从而稳定成型。 当前虽已经有多家公司推出了硅胶3D打印方案，但相关产品是否满足了工业端的使用要求，却并没有明确的报道。IAPT的专家将与工业合作伙伴共同规划，分析材料以确定合适的材料。研究还将包括表面质量（粗糙度和功能性）、设计自由度以及硬软连接等方面。在此基础上，将评估增材制造作为传统制造方法补充的实用性。 力图推出功能性的密封产品3D打印解决方案 工业协同：从实验室到生产线的闭环设计 弗劳恩霍夫IAPT强调，该研究并非孤立的技术实验，而是以工业需求为导向的系统工程。项目或将吸引多家汽车制造商和医疗设备企业参与，通过“用例驱动”模式推进技术开发。 在电动汽车领域，这项研究可针对电池组密封件的耐高温、耐电解液腐蚀需求，设计专用硅胶配方；在医疗方向，则探索如何通过3D打印实现患者特异性密封界面（如义肢密封套或呼吸面罩），并满足生物相容性认证要求。研究过程中，合作伙伴可直接提供应用场景数据，加速技术向实际生产的转化。 3D-Alchemy公司3D打印的硅胶键盘膜 挑战与应对：速度、标准与产业化路径 尽管前景广阔，硅胶3D打印的工业化仍面临多重挑战。当前挤出式打印速度仅为注塑成型的1/10，且层间粘合强度可能影响密封性能。可能研究方向可能包括通过多喷嘴并行打印、动态固化控制等提升效率，同时与标准化组织合作建立硅胶打印件的性能测试体系。 3D-Alchemy公司3D打印的硅胶产品 通过增材制造，企业可以省去为原型或复杂密封几何形状制造昂贵模具的环节。对于那些希望快速响应市场变化或满足个性化客户需求的企业来说，参与研究尤其有价值。此外，增材制造支持分散化生产，从而减少对供应链的依赖。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

陶瓷增材制造技术在近年来取得了显著进展，其中光固化成型技术因高精度和高表面质量的特点，在航空航天、牙科等领域备受关注。然而，陶瓷光固化3D打印工艺中的热脱脂环节因需去除高体积分数（40–60 vol%）的有机粘结剂，通常耗时长达20-100小时，成为限制其广泛应用的主要瓶颈。此外，传统热脱脂过程的高能耗进一步增加了生产成本。 3D打印技术参考注意到，针对这一问题，美国德克萨斯大学达拉斯分校的研究团队于近期提出了一种超快热脱脂工艺（UFTD），成功将脱脂时间缩短至30分钟内，并显著降低了能源消耗。这一突破性成果为陶瓷增材制造的工业化应用提供了新的可能性。 君璟科技光固化陶瓷3D打印过程及产品 一. 技术背景与挑战 陶瓷光固化3D打印工艺将含有高固含量陶瓷颗粒的树脂浆料形成生坯，随后需通过热脱脂去除有机成分并进行烧结。传统热脱脂过程需要缓慢加热，才能充分将粘结剂分解产物扩散和逸出，避免因内部压力积累或温度梯度引起开裂。然而，长时间的脱脂过程不仅增加了制造周期，还导致能源效率低下。此外，陶瓷生坯的高孔隙率（40–60%）进一步加剧了热传导的不均匀性，限制了快速脱脂的实现。因此，如何在保证材料性能的前提下实现高效脱脂成为亟待解决的关键问题。 a、b. 常规热脱脂与超快热脱脂（UFTD）相比 c.打印零件 二. 超快热脱脂工艺的核心创新 研究团队提出的UFTD工艺通过结合真空热解与多孔石墨毡的快速加热技术，显著提升了脱脂效率。其核心创新点包括： 1. 真空环境下的热解机制：传统热脱脂依赖氧化反应去除粘结剂，需在空气中缓慢升温以避免局部过热。UFTD则在真空环境中通过热解分解粘结剂，消除了氧气对反应的限制，同时真空条件降低了气体压力，加速分解产物的逸出，从而缩短脱脂时间。 2. 快速加热与热传导优化：利用石墨毡作为加热元件，通过焦耳效应实现高达90°C/s的升温速率。石墨毡的低热容特性允许快速升温和冷却，结合真空环境下的辐射与传导传热，显著提高了热传递效率。 3. 动态压力反馈控制：通过实时监测真空腔内的压力波动，闭环控制系统能够动态调整加热参数（如温度步长和保温时间），确保不同尺寸或粘结剂含量的样品均能实现均匀脱脂。 超快热脱脂工艺：（A-C）在室温、中间温度（~1050°C）和高温（~1400°C）下拍摄的照片（D）通过UFTD烧结3YSZ复杂几何形状（E）UFTD脱脂机制示意图 三. 实验设计与结果验证 研究团队以氧化钇稳定氧化锆（3YSZ）为模型材料，通过DLP技术3D打印生坯，并对比了传统热脱脂（CS）与UFTD工艺的效果。实验采用定制的真空加热装置，设定多阶段升温曲线（总时间<30分钟），包含115°C-535°C的阶梯式保温步骤以及1450°C的最终烧结阶段。通过热重-差示扫描量热分析，确定了粘结剂分解的关键温度区间，并据此优化了UFTD的加热程序。 （A）打印生坯的DSC/TG曲线（B）为传统工艺设计的粘结剂燃尽和烧结时间表 （A） UFTD工艺中热脱脂（和烧结）三个检查计划（B） 每个脱脂计划的计算总能耗 实验结果表明，UFTD工艺在脱脂时间（缩短40–200倍）和能源消耗（降低3,500倍）方面均实现了数量级的改进。与传统工艺相比，UFTD处理的样品在密度（相对密度约95.6%）、孔隙率（4.2–4.4%）及质量损失（22.1%）等关键物理参数上表现出高度一致性，且标准偏差显著降低，表明其工艺重复性更优。扫描电子显微镜分析显示，UFTD样品表面无裂纹，微观结构完整，但晶粒尺寸（1.3–1.7 μm）较传统工艺（0.4 μm）更大，这归因于快速升温过程中晶界迁移的增强。尽管如此，维氏硬度测试表明，UFTD样品（14.8–15.5 GPa）与CS样品（16.0 GPa）的力学性能无统计学显著差异，验证了其实际应用的可行性。 四. 机理分析与工业潜力 UFTD工艺的快速脱脂机制可通过热力学与动力学因素解析：真空环境降低了分解产物的逸出阻力，而石墨毡的高效传热避免了传统炉体热容大导致的升温滞后。此外，真空条件促进了氧化锆中氧空位的形成，增强了原子扩散与晶界迁移，从而在快速烧结中实现了致密化。尽管晶粒粗化可能影响材料的长期稳定性，但其对硬度的微弱影响（降低3–7%）表明UFTD工艺在保持力学性能方面具有显著优势。 （A）控制样品（CS）和超快脱粘（UFTD）样品的孔隙率和（B）收缩和质量损失 烧结样品的微观结构：（A-C）CS、UFTD-30和UFTD样品的SEM表面形貌；（D-F）显示晶粒结构细节的高倍SEM图像 从工业应用角度看，UFTD工艺的突破性进展不仅大幅缩短了制造周期，还显著降低了能源成本。例如，传统工艺的脱脂与烧结总能耗约为457 MJ，而UFTD仅需116.7 kJ，效率提升超过3000倍。这一技术尤其适用于需要快速周转的高精度陶瓷部件制造，如牙科修复体、微电子器件或定制化工业模具。此外，UFTD的通用性设计（如动态压力反馈）为其他陶瓷材料（如碳化硅、氧化铝）的快速脱脂提供了可扩展的技术框架。 奇遇科技陶瓷3D打印产品 五. 结论与展望 本研究通过创新性地整合真空热解、快速加热与动态控制技术，成功开发出适用于陶瓷光固化3D打印工艺的超快热脱脂方法。UFTD工艺在30分钟内完成脱脂，显著提升了生产效率和能源利用率，同时保持了与传统工艺相当的力学性能。这一成果不仅为陶瓷增材制造的工业化应用扫除了关键障碍，还为多材料体系与复杂结构的快速制造提供了新思路。 未来研究可进一步探索UFTD工艺在不同陶瓷体系中的适用性，优化晶粒尺寸控制策略，并评估其在极端环境（如高温或腐蚀性介质）下的长期性能稳定性，以推动其在更广泛领域的应用。 参考资料：Single-Step Thermal Debinding for Ceramics Vat Photopolymerization in Less Than 30-Minutes 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

2025年2月5日——3D Systems旗下Systemic Bio™公司荣获2025年SLAS创新奖。该奖项旨在表彰那些有望推动实验室科学和自动化领域创新的开创性技术进步。此次竞赛汇聚了来自世界各地顶尖机构的杰出专家，展示了前沿发展的最新成果。 Systemic Bio公司凭借其专有的h-VIOS™平台获得该奖项。该平台利用生物打印的人体组织，旨在加速药物发现和开发过程。公司特别展示了其平台在评估抗体药物偶联物（ADCs）安全性方面的应用。该技术能够在早期识别安全问题，捕捉以往只有在临床试验中才会发现的风险，即便在非人类灵长类动物研究未能揭示此类问题的情况下也是如此。 采用 3D Systems 的“打印灌注”技术制作的人体血管系统模型 Systemic Bio公司的首席执行官塔西·佩雷拉（Taci Pereira）表示，“我们团队能够获得这个奖项，我感到无比自豪。这一认可是对我们团队不懈努力的有力证明，我们致力于展示平台的科学和转化价值。我们将继续拓展自身能力，并加快应用推广，以改进药物发现和开发工作。” Systemic Bio位于得克萨斯州休斯顿，具备在符合ISO 7标准的洁净室和质量管理体系（QMS）下生产数千种组织模型的能力。这些模型有助于公司与领先的制药公司持续合作，改进临床前药物测试，并降低后期失败的风险。SLAS创新奖每年在SLAS国际会议及展览会上颁发，旨在表彰该领域最具前瞻性的技术进步。 关于 Systemic Bio Systemic Bio是一家生物技术公司，专注于利用其自主研发的生物打印血管化器官模型来加速药物发现与开发。该公司成立于2022年，是3D Systems的全资子公司。Systemic Bio借助3D Systems的突破性生物打印技术，使用生物材料和人类细胞制造高度精确的健康和病变组织模型。这些专利的芯片器官模型能够以可重复的方式大规模生产，并可用于灌注药物，以在药物开发的早期阶段研究其对健康或病变组织的影响。此外，这些系统是多模式的，能够生成与机器学习相结合的大数据集，从而为药物开发提供与人类相关的治疗见解。 关于 3D Systems 35年前，3D Systems首次将3D打印技术引入制造业，开启了增材制造的新纪元。如今，作为全球领先的增材制造解决方案提供商，3D Systems始终致力于通过创新、性能和可靠性为客户创造价值，助力客户开发前所未有的产品和商业模式。凭借独特的硬件、软件、材料和服务组合，3D Systems为每个特定应用提供定制化解决方案，并由专业的应用工程师团队全程支持，与客户紧密合作，优化其产品和服务交付方式。公司的解决方案广泛应用于医疗保健和工业市场，涵盖医疗、牙科、航空航天与国防、汽车以及耐用消费品等多个高端领域。

3D打印技术参考注意到，2025年首篇与3D打印技术相关的nature正刊文章，于1月29日发表。来自美国康奈尔大学的研究人员，发表了题为“Degradable thermosets via orthogonal polymerizations of a single monomer（通过单一单体的正交聚合制备可降解热固性塑料）”的文章。该研究的核心内容是关于一种新型可降解热固性材料的合成、性能调控以及其在光聚合3D打印中的应用潜力。 3D打印塑料种类：热塑性与热固性 热塑性塑料是基本不交联的聚合物，可以通过达到玻璃化转变温度后加工处理，并且在冷却后可以保持其形状实现多次反复成型。常用的3D打印的热塑性材料包括聚乳酸（PLA）、聚氨酯（TPU）、聚醚醚酮（PEEK）、聚丙烯（PP）、ABS、尼龙（PA）等等。 热塑性塑料反复加热下的分子链结构变化 热固性塑料在固化过程中会发生化学交联反应，形成不可逆的三维网络结构，因其优异的热稳定性和机械性能而被广泛应用于航空航天、汽车制造和生物医学等领域。但此类材料通常不可熔化后重新加工。热固性塑料主要用于光固化3D打印技术，如SLA、DLP、CLIP等。常用的3D打印热固性材料包括环氧树脂、丙烯酸树脂等。 热固性塑料发生化学交联反应 研究人员开发可循环使用的热固性树脂，主要是鉴于当前每年产生的大量石油基热固性材料被丢弃在垃圾填埋场或燃烧用于能源，这不仅浪费资源，还对环境造成负担。同时，传统的热固性材料难以降解和回收。因此，开发能从生物来源的单体合成、具有可调性能、且可降解和回收的热固性树脂，对于实现材料的可持续利用和减少环境污染具有重要意义。 英国伯明翰大学开发了可重复使用光固化树脂 该方向也正在成为研究热点，3D打印技术参考注意到，2024年英国伯明翰大学和美国高分子创新研究所的联合团队就在nature发表了相关研究，他们开发了一种完全可再生的光聚合物树脂平台，基于此平台配制的树脂材料可以3D打印成高分辨率部件，并能够有效解聚，从而可循环使用重新打印！ 开发可循环使用热固性树脂，3D打印提供时、空精确控制 在研究可循环使用的新型热固性树脂过程中，康奈尔大学的研究人员选取了生物来源的单体2,3-二氢呋喃（DHF）作为关键原料。他们通过开环易位聚合（ROMP）和阳离子聚合两步反应，使DHF单体发生交联，从而生成热固性材料。 第一次聚合反应通过打开环状单体并将它们连接起来，形成了一种柔韧的长链结构，这种材料可以通过加热实现化学回收，并且能够通过酸进行降解。需要指出的是，并不是所有的DHF都会在第一次聚合中被消耗掉，剩余的DHF对于在后续聚合中增强材料的韧性至关重要。在第二步中，DHF单体相互连接并与第一次聚合反应的产物连接，形成一种高强度且具有韧性的交联聚合物。这种最终的交联聚合物不仅可以通过加热进行回收，还能在自然环境中逐渐降解。 从DSF中合成可降解的热固性有机化合物 为了实现材料的可控合成，研究人员巧妙利用了光聚合技术。在反应初期，先进行缓慢的ROMP反应，留下部分未反应的DHF单体。随后，通过光引发剂在光照条件下产生强酸，触发DHF单体的阳离子聚合，实现交联反应。 DHF热固性材料的时空控制 光聚合（3D打印）技术在该研究中发挥了重要作用。这种光控不仅提供了时间上的控制，还通过光掩模实现了空间上的精确控制。通过控制光照时间和强度，以及催化剂的浓度，成功调节了交联密度和聚(c-DHF)的含量，进而获得了具有不同物理性质的热固性材料。 机械性能的调节 3D打印技术参考认为，该过程可进一步解释为：材料接受到的光线越多，交联作用就越强，材料就越硬；接受到光线较少的部分拉伸性能更高，而材料未接受到光线的部分则完全可以进行化学回收。因此所开发的热固性树脂可具有多样的物理性质，包括软、弹性、热可回收、酸可降解以及刚性和韧性等，而且还可以通过酸水解、热解聚和氧化降解等多种方法，实现选择性、顺序性的降解，降解产物能够重新聚合成新材料，形成了一个闭环的再利用过程。 DHF热固性材料的降解和回收 研究人员表示，DHF热固性材料具有与商用热固性材料相当的性能，包括高密度聚氨酯（例如用于电子仪器、包装和鞋类）和乙丙橡胶（用于花园软管和汽车挡风雨条）。与目前的石化热固性塑料相比，基于DHF的材料具有循环经济性。这种材料可化学回收，可以重新制成其结构单体，并从头开始再次使用。当一些材料不可避免地泄漏到环境中时，这些材料会随着时间的推移降解为无害成分。研究人员正在努力开发应用，包括让DHF基材料可用于更广泛意义上的3D打印。 END 研究可循环使用的热固性塑料具有重要的环境和经济意义，它能够显著减少塑料废弃物对环境的污染，降低对不可再生资源的依赖，同时通过材料的回收和再利用，降低生产成本，提高资源利用效率，推动可持续发展。 本研究所描述的光聚合技术和时空控制能力为3D打印技术的研发提供了新的可能性。通过结合正交聚合机制和光聚合技术，可以开发出具有复杂形状、精确控制和可降解性的新型3D打印材料。这些材料在生物医学、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。 总之，该研究成果不仅为热固性材料的合成提供了新的方法，也为光聚合3D打印技术的发展提供了新的思路和启示。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝侵权转载。

3D打印技术参考注意到，来自清华大学材料学院和清华大学附属北京清华长庚医院神经外科的联合研究团队，在脊髓损伤修复方面取得重要进展。研究人员基于生物3D打印技术构建的动态生物活性类神经组织，被用于脊髓损伤修复，实现了神经干细胞的精确调控，显著促进了脊髓损伤后的神经再生和功能恢复。 研究成果于1月8日在线发表在《生物活性材料》（Bioactive Materials）上。 https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.12.028 脊髓损伤后，大脑和周围器官之间的神经连接中断，导致损伤节段以下的感觉和运动功能丧失。这不仅严重影响患者的生活质量，还对家庭和社会带来巨大的经济负担。目前，脊髓损伤的传统临床治疗方式主要包括手术治疗、药物治疗和康复治疗等，但恢复效果有限。组织工程技术的迅速发展为脊髓损伤修复提供了新的策略，其中生物3D打印技术因其能够精确控制材料与细胞的分布，构建具有仿生结构的组织而备受关注。 研究人员将神经干细胞与特定的生物材料混合，形成生物墨水，作为3D打印的材料。这些生物材料能够模拟神经系统细胞外基质，为神经干细胞提供适合的生长环境。清华大学指出，基质材料可高效传递指导性信号精准驱动神经干细胞的神经网络自组织进程，使替代物逐渐进化为真正的神经组织，从而实现受损神经组织及功能的完美替代。 动态活性生物墨水调控仿生神经组织的功能化神经网络构建分子机制 清华大学研究团队所配制的新型动态活性生物墨水，可增强3D打印微模块中“基质材料-神经干细胞”的相互作用，提升后者的机械敏感及传导能力，显著增强神经干细胞在3D基质内的机械感应、扩散、迁移和基质重塑能力，从而实现了对移植神经干细胞的精确控制。 研究人员利用3D打印技术，将生物墨水按照预设的模型逐层打印，形成具有仿生结构的类神经组织。打印过程中，可以通过调节打印参数（如打印速度、层厚等）来控制组织的形态和结构。打印完成后，研究人员对类神经组织进行了后处理，如交联、固化等，以提高其稳定性和生物相容性。 生物3D打印动态活性仿生神经纤维促进脊髓损伤大鼠的运动与感觉功能恢复 在体内实验中，植入体内的生物3D打印仿生神经纤维能够有效促进神经发生和神经突触的形成，加速3D生物打印结构内功能性神经网络的自组织。实验结果表明，这种生物3D打印的动态活性仿生神经纤维显著恢复了脊髓损伤大鼠的运动和感觉功能。通过多种测试评估了大鼠的运动和感觉功能恢复情况，结果显示，接受构建体的大鼠在12周后表现出显著的运动功能改善和感觉功能恢复。 该研究的成功不仅为脊髓损伤修复提供了一种新的可能性，还展示了生物3D打印技术在神经再生医学领域的巨大潜力。未来，随着技术的不断进步和研究的深入，相信这种生物3D打印动态活性仿生神经纤维将能够为更多脊髓损伤患者带来福音。 注：本文部分参考清华大学新闻。

2025年1月22日，由中国科学院、中国工程院主办的“两院院士评选2024年中国/世界十大科技进展新闻”在江苏省南京市揭晓。3D打印技术参考注意到，3D打印功能性人类脑组织登顶2024年世界十大科技进展新闻榜首。入选“双十”的科技成果和科学家，很多都于若干年后荣获其他科技类重大奖项。 美国威斯康星大学麦迪逊分校的华人科学家张素春教授，成功使用3D打印技术制造出一种类似真实大脑组织的三维脑组织结构，它可以像真实脑组织一样正常生长并发挥作用，为脑发育与神经系统疾病研究带来新突破。相关研究成果于2024年2月1日发表于《细胞—干细胞》。 研究背景与技术挑战 近年来，3D打印技术在生物医学领域的应用逐渐拓展，科学家们已成功利用3D打印机将细胞与其他支架材料结合，制造出多种活体组织。然而，制造出能够模拟真实大脑功能的三维脑组织结构一直是该领域的技术瓶颈。传统方法如利用干细胞培养微型脑类器官，虽然能够模拟大脑发育的某些过程，但由于细胞类型和位置的不可控性，导致每个类器官的结构和功能均存在差异，难以实现研究结果的可重复性。 研究方法与技术创新 在本研究中，美国威斯康星大学麦迪逊分校的神经科学家张素春（Su-Chun Zhang）团队通过改进3D打印技术，成功解决了这一难题。研究人员利用3D打印机精确打印出人类神经元和胶质细胞的前体细胞，并通过调整打印“墨水”——水凝胶的成分，为细胞提供了一个既能支撑组织又不影响细胞活动的微环境。这种新型水凝胶配方既支持了组织的结构完整性，又不会限制细胞的迁移和连接形成，从而使得打印出的三维结构能够模拟真实大脑的发育过程。 研究团队进一步通过打印不同类型的细胞，并以特定比例组合，构建出多种功能化的脑组织模型。例如，他们将抑制性神经元和兴奋性神经元与星形胶质细胞结合，观察到神经元能够产生电信号，星形胶质细胞能够吸收神经递质谷氨酸，显示出类似真实大脑的功能性连接。此外，当研究人员将大脑皮层和基底节的细胞组合时，发现皮层细胞能够向基底节细胞伸出突起，而基底节细胞则没有类似表现，这与人类大脑的组织结构和功能连接高度一致。 研究意义与应用前景 该研究的成果得到了同行的高度评价。荷兰乌特勒支大学的再生医学研究者Riccardo Levato表示，这项研究首次证明了通过简单的细胞组织方式，可以实现类似真实大脑的功能响应。牛津大学的发育生物学家Francis Szele也指出，尽管打印出的组织相对简单，但其连接性与真实大脑高度相似，显示出该技术的巨大潜力。 尽管目前打印出的脑组织厚度仅约50微米，尚无法完全模拟真实大脑的三维复杂性，但这一技术已为脑发育和疾病研究提供了新的思路。例如，当研究人员打印出携带与亚历山大病（一种神经退行性疾病）相关突变的细胞时，发现这些细胞形成的连接明显减少，与人类患者中的观察结果一致。这表明3D打印技术有望为神经系统疾病的建模提供更准确的生物工程组织。 此外，研究团队认为该技术仍有很大的改进空间，例如增加更多细胞类型以模拟更复杂的细胞相互作用。张素春表示，未来“按需设计组织”的技术有望帮助人类进一步解码大脑的奥秘，并最终实现为因中风、神经退行性疾病或创伤性脑损伤而失去脑组织的患者提供组织移植的可能性。 总的来说，这项研究不仅在技术上取得了突破，更为脑科学研究和神经系统疾病的治疗带来了新的希望。 2024年中国十大科技进展新闻 1. 嫦娥六号首次在月球背面采样并发布首批研究成果 2. 我国科学家研制出世界首款基于原语的类脑互补视觉芯片 3. 我国首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列 4. 科学家研发出全球首个Pb级超大容量光盘存储器 5. “天关”卫星成功发射并获系列成果 6. 我国研究人员为无液氦极低温制冷提供新方案 7. 我国学者发表国际首个通用CAR-T治疗成果 8. 我国研制超级显微镜，首次全景“看到”大规模细胞交互行为 9. 我国科学家在世界上首次观察到凝聚态物质中的引力子模 10. 第二次青藏科考钻取全球最长山地冰芯并实现系列突破 2024年世界十大科技进展新闻 1. 科学家首次3D打印出功能性人类脑组织 2. 谷歌新量子芯片跨越精度里程碑 3. 欧几里得空间望远镜公布首批科学成果，包括首张“宇宙地图”照片 4. 科学家绘制迄今最大脑基因调控网络图谱 5. 超精确癌细胞3D图谱问世 6. 首个双语读脑装置让失语者重新“开口” 7. 美“星舰”第五次试飞，“筷子”成功回收助推器 8. 世界首例干细胞治疗恢复人类视力 9. 全球首例人类接受经基因编辑的猪肾脏移植完成 10. 长效HIV预防针剂试验成功 “两院院士评选中国/世界十大科技进展新闻”活动不仅是对年度科技成就的总结，更是对科技发展的引领和推动。它通过展示前沿成果、促进成果转化、提升公众科学素养、增强国家科技自信、激励青年投身科技事业、推动可持续发展、促进国际科技合作以及激励科研投入，为国家和全球的科技进步和社会发展发挥了重要作用。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，国外同行voxelmatters将于近期发布《金属增材制造市场2025》报告，该研究探讨了金属增材制造 行业的当前趋势和10年增长预测。报告显示，全球金属增材制造市场将大幅扩张，从2024年的47亿美元增长到2034年的近600亿美元。 装备仍然是主要的收入驱动因素，2024年将产生24亿美元的收入，同比增长28%。去年一个重要的信息是，国内易加三维公司的米级大尺寸金属3D打印机的全球装机量超过了100台，其中近40台（包括 EP-M2050、EP-M1550和 EP-M1250）的 X、Y 和 Z轴均超过1米，成为行业内的隐藏黑马。 材料是增长最快的一个版块，达到8.2亿美元，增长35.6%，这得益于对钛等高价值金属的需求不断增长。但需要指出的是，国内3D打印粉末材料呈现出极卷的趋势，在“传统大厂”中航迈特和威拉里继续保持领先的同时，多家新的佼佼者如中体新材、金物新材料等更加活跃。 3D打印服务也表现出稳步增长态势，为市场贡献了15亿美元，增长16.7%。2025年开年，深圳麒麟九思增材制造有限公司完成数千万人民币Pre-A轮融资，其专注于超精细金属3D打印服务的高科技企业。 该报告分析强调了先进激光粉末床熔融 (L-PBF)系统的主导地位，尤其是来自中国制造商的系统。它研究了电弧增材制造 (WAAM)和冷喷涂等技术的新兴潜力，这些技术推动了成本降低并扩大了应用可能性。 报告还介绍了136家金属硬件制造商、83家材料供应商和257家服务提供商，展示了成熟的领导者和新兴企业，尤其是来自中国的企业。对于旨在完善市场战略的供应商、探索新增材制造应用的OEM以及寻求金属增材制造行业颠覆性技术的投资者来说，这是一份必不可少的资源。 希禾增材推出专业绿光金属3D打印机 AMCM M 290-2 FLX实现光束整形商业化 西空智造推出锻打印技术 报告中介绍的知名和新兴公司包括3D Systems、3DEO、ADDMAN、AddUp、ATI、铂力特、Carpenter Additive、Colibrium Additive (原GE Additive)、Cumberland Additive、Desktop Metal和ExOne、DMG MORI、EOS、易加三维、飞而康、华曙高科、FIT AG、GF Machining Solutions、GKN Additive、汉邦激光、Höganäs、JAMPT、金石三维、Linde、Markforged 和Digital Metal、Materials Solutions (Siemens)、Oerlikon、Pankl、Proto Labs、Quickparts、RAM3D、Renishaw、Sandvik、Sintavia、SLM Solutions、Toolcraft、TRUMPF、Velo3D、voestalpine等。 除了详细的市场细分外，《金属增材制造市场2025》报告还提供了有关不断变化的客户需求、竞争性定价策略以及金属增材技术最新进展的战略见解。这使得它成为已经活跃于该领域的公司以及那些希望进入这个快速扩张的市场的公司的重要工具。 金属增材制造市场和报告的主要亮点： 市场规模和增长： 金属增材制造行业的规模预计将从2024年的47亿美元增长到2034年的近 600亿美元。 2024年硬件收入：24亿美元（同比增长28%）。 材料销售额：8.2亿美元（同比增长35.6%）。服务收入：15亿美元（同比增长16.7%）。   技术见解： L-PBF系统占主导地位。 金属粘合剂喷射和粘合金属工艺的增长潜力。 WAAM和冷喷涂等新工艺降低了零件成本并推动了采用。 综合数据： 超过 160 个图表和数据表提供有关硬件、材料和服务的见解。 从VoxelMatters的广泛数据库和外部验证中提炼出60,000个数据点。 以金属 L-PBF、WAAM 和冷喷涂等创新技术为特色，塑造未来市场趋势。 行业覆盖： 此次评选共确定了136家金属硬件制造商、83家材料供应商和257家服务提供商，较上一届有新增内容。主要参与者包括3D Systems、EOS、SLM Solutions、Markforged 等，以及中国市场的新兴领导者。

3D打印技术参考统计了2024年国内3D打印厂商的投融资案例，考虑到未统计事件，全年行业内融资可能超过32次。中商产业研究院统计1-11月国内3D打印行业投融资金额为17.92亿元，高于2023年全年投融资金额；业内其他平台统计了23次融资的金额约26亿；综合多方数据，全年3D打印行业投融资总规模可能在30亿元左右（仅供参考）。 以下为融资示例详细介绍，由3D打印技术参考综合多家信息源整理： 1. 2024.2.6 盈普三维：专注于SLS 3D打印工艺的研发和应用，获得力合科创A轮投资。 2. 2024.2.20 汉邦激光：金属3D打印机制造商，获得中山创投和广发信德联合领投的B轮数亿元融资。 3. 2024.3.4 美光三维：金属3D打印机制造商，获得悦达汽车产业基金、华工科技共同领投的首轮近亿元融资。 4. 2024.3.15 煜鼎增材：3D打印服务商，获得中地信基金A轮数千万元融资。 5. 2024.3.25 倍丰智能：SLM金属3D打印机制造商，完成了B轮融资，本轮投资方为合世家。 6. 2024.4.9 先临三维：高精度三维视觉厂商，获得2.2亿战略投资，投资方包括IDG资本和国寿股权。 7. 2024.4.12 赛隆增材：金属3D打印全产业链服务商，获中泓资本天使轮投资。 8. 2024.4.17 影为医疗：提供医疗3D打印解决方案，投资方为天智航、天祥实业。 9. 2024.4.29 煜鼎增材：3D打印服务商，获得雄安基金、国投创合、中科创星等的B轮融资，融资金额达数亿元。 10. 2024.5.13 融速科技：DED金属3D打印机及服务提供商，获得浙大控股集团旗下基金领投、九合创投跟投的Pre-A+轮千万级融资。本轮融资资金将主要用于新技术研发及商业化落地等方面。 11. 2024.6.4 众远新材料：主要提供金属粉末材料，获得深创投制造业转型升级新材料基金、国家军民融合产业投资基金等的C轮投资，具体金额未披露。拟将用于加大研发投入力度提升产品竞争力进一步拓展市场同时公司将借助投资方的资源和渠道加速产业布局推动企业快速发展。 12. 2024.6.19 中科重明：3D打印空天发动机研发商，完成了B轮融资，本轮投资方为方正和生。 13. 2024.7.2 易加三维：金属3D打印机制造商，获得国投创合、源创多盈资本、兵装基金的B+轮数亿元融资。 14. 2024.7.2 先临三维：高精度三维视觉厂商，完成B+轮融资，投资方为国投创合、源创多盈、兵装基金。 15. 2024.7.22 倍丰智能：SLM金属3D打印机制造商，完成了B+轮数亿融资，本轮投资方为中建材。 16. 2024.7.24 协同高科：碳纤维3D打印机制造商，获得由精工科技牵头的Pre-A轮投资，具体金额未披露。 17. 2024.7.26 鼎益科技：专注于增材制造领域特种牌号钛合金材料研发，获得西高投、西安财金等知名机构的近2亿B轮融资。 18. 2024.8.21 精创浩达：提供医疗3D打印解决方案，获得成都高投集团的千万元首轮投资。 19. 2024.8.22 尚材三维：金属粉末生产商，完成B轮融资，投资方为众信资产，投资金额未透露。 20. 2024.9.12 度维科技：工业3D打印服务商，获得盛京金控A轮投资，具体金额未披露。 21. 2024.9.24 创融增材：汽车3D打印技术研发商，获得黄山战新基金A轮投资，具体金额未披露。 22. 2024.9.6 光未来：金属3D打印机制造商，获得深圳高新投等的数千万元Pre-A轮投资。 23. 2024.9 中立鼎：砂型3D打印机厂商，获得中立基业的A轮投资，具体金额未披露。 24. 2024.10.17 超奈科技：3D纳米加工平台提供商，获得科大硅谷子基金的天使轮投资，具体金额未披露。 25. 2024.10.22 国锐中科：专注于金属增材制造技术解决方案，获得福建创新投、福建中海创投的千万级A轮投资。 26. 2024.10.24 铼赛智能：齿科光固化3D打印厂商，获得指数资本、协立投资的数亿元A+轮投资。 27. 2024.11.08 第二人生：3D打印人像服务商，获得道生资本领投的千万级Pre-A轮投资。 28. 2024.11.18 清研智束：高能束金属3D打印解决方案提供商，获得元禾控股、深创投等B轮投资，具体金额未披露。 29. 2024.11.25 铖联科技：金属3D打印齿科云工厂，获得国晨创投的B+轮投资，具体金额未披露。 30. 2024.12.20 思锐增材：废料再生钛合金粉末制造商，获南科大资产公司凡创资本2000万元战略投资。 31. 2024.12.23 华晟复材：连续纤维增强复材3D打印技术公司，获得无锡金浦动力领投的数千万元B轮投资。用于持续深耕“复合材料3D打印技术”等科技成果转化，扩大生产规模、深化核心技术研发和市场运营。 32. 2024.12.23 阿奈索三维：复合材料连续纤维3D打印技术公司，获得广发信德领投，国鼎资本、合世家资本跟投的近亿元A轮投资。 其他参考（来自中商产业研究院） 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

生物3D打印技术在医学领域正逐渐产生深远影响，由该技术开发出的功能性组织器官，在移植、疾病研究和药物筛选方面具有巨大应用潜力。在引导组织修复与再生方面，生物3D打印能够精准定位细胞空间位置。然而，尽管细胞生物打印技术取得了显著进展，但将细胞包裹于水凝胶生物墨水中的标准方法仍面临重大局限。其中一个主要挑战是如何实现与生理状态相关的细胞密度（1亿至5亿细胞/毫升），这对于有效的组织修复与再生至关重要。然而，目前的生物打印技术难以实现原生组织中的高细胞密度。 3D打印技术参考注意到，宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种基于细胞球体（细胞群）的 生物打印 方法，可以精确、快速制造复杂组织，速度比传统技术快十倍。据该团队称，这一突破代表着朝着创建功能性组织和器官迈出了决定性的一步，为再生医学开辟了新的可能性。 相关研究以“High-throughput bioprinting of spheroids for scalable tissue fabrication”为题，于11月发表在自然通讯。 细胞密度对于创建功能性组织非常重要。因此，球状体提供了一种替代方案，它们的细胞密度接近人体组织。但是，尽管3D打印球状体似乎是实现这种密度的有效解决方案，但研究人员遇到了困难。当前的技术通常会在打印过程中损坏细胞，从而降低其活力。 为了解决这个问题，该团队开发了一种名为HITS-Bio（用于生物打印的高通量集成组织制造系统）的新方法。该系统使用喷嘴阵列同时操纵多个球体，通过将喷嘴排列成4×4网格，可以快速准确拾取16个球体并将其精确沉积在生物墨水基底上。研究人员解释，“它比现有技术快10倍，并且保持了90%以上的高细胞活力。” HITS-Bio工艺示意图 HITS-Bio技术在多个应用中展现了其效用。在大鼠模型颅骨缺损（约30mm³）再生治疗中，由于使用这种技术实现了高剂量的细胞输送，因此实际上加快了骨骼修复速度。三周后，伤口愈合率达到91%，六周后愈合率达到96%。此外，该技术还成功制造了包含约600个成软骨球体的可扩展软骨结构，凸显了其高通量效率（每个结构制造时间不到40分钟）以及修复体积缺损的潜力。 研究人员表示，HITS-Bio技术提供了可扩展的方式制造复杂且功能性组织。增加喷嘴数量可以制造更大、更复杂的组织，例如器官和肝脏等。该团队还在研究将血管融入人造组织中的技术，这是生产更多可用于临床或移植组织的必要步骤。