大神打架：互扔Science、Nature，抢着开公司
Natt
3D打印之父-Charles W. Hull
据市场研究机构IDC预计，2019年全球3D打印的市场规模将达到138亿美元，可见该技术能在社会上产生非常巨大的价值。在1986年，Charles W. Hull发明了3D打印技术——立体光固化技术（SLA），并创下3Dsystems公司，为世界开启了材料制造的新领域。
3D打印看似离我们生活很远的技术，其实已经在我们身边慢慢出现它的身影了。
近日，Nature报道了关于3D打印技术的最新进展，下面就带大家了解下3D打印领域的神仙打架，看他们如何互相扔Nature Science，如何争着开公司！
在介绍这个板块之前，先给大家认识下两位大牛。
一、更快
从小饰品到产品
早些时候，3D打印机的速度很慢，规模也小，且容易产生分层、不完美和脆弱的结构。作为一个研究领域，这种打印技术并不令人兴奋，澳大利亚莫纳什大学Timothy Scott如此表示：“基本上是制作小饰品和小摆设。对于一个聚合物化学家来说，这是相当枯燥的。”
这使得快速成型技术找到了一席之地。
在2015年，Joseph DeSimone等人推出了一种可将感光树脂打印速度比传统打印机快100倍的方法——连续液体界面生产（CLIP）技术，相关成果发表在Science杂志上。
CLIP技术
原理如下图所示：即紫外光从下方照射固化树脂，而底部的一层膜可渗透氧气，进而抑制固化，形成液态“死区”，从而实现固化的连续性。
CLIP技术原理图
自那以后，许多研究团队和公司都在此基础上进一步发展。
2019年10月，Mirkin等人在槽底用一层透明的油来抑制聚合物的反应和冷却，并且表示这台打印机速度比DeSimone的快10倍。这台机器是世界上最快的基于树脂的3D打印机，它可以在几个小时内创造出像人一样大的塑料结构。相关成果发表在Science杂志上。
图|Nature
在2019年1月，Scott等人在Science Advances杂志报道了一种打印机，可利用混入树脂中的化学物质来抑制反应，该化学物质可以由第二个灯（不同波长的光）来激活。通过改变两个光源的强度比例，研究人员可以控制光抑制区的厚度，从而创建更复杂的图案，例如带有印章或徽标的表面。
图|Science Advances
商业化
3D打印中的发明通常具有快速的商业潜力：一些研究人员在发布其进展之前就开始组建公司。
DeSimone在论文发表的同一天（即上面提到的Science），他就正式推出了他的初创公司Carbon 3D，而且他两年前就已经悄悄注册了该公司。该公司目前是3D打印领域最大的初创企业之一，其估值为24亿美元，并与阿迪达斯和里德尔（Riddell）公司合作，制造运动服装产品。
阿迪达斯鞋（左）和美式足球头盔衬垫（右）
当然，Mirkin和Scott也不甘示弱！
Mirkin及其同事等人也推出了一家初创公司Azul 3D，以使他们的技术（HARP，高区域快速打印）商业化。Scott等人也准备通过其初创公司Diplodocal来商业化他们的打印机。
图|Azul3D
新的树脂打印技术仍在不断涌现
加州大学HaydenK. Taylor等人启发于CT断层成像，利用旋转的玻璃瓶和投射仪，将一张张二维切片重组成三维物体，只需几秒钟，最终的物体在液态树脂中凝固——无需分层。相关成果于2019年3月发表在Science杂志上。
图|Nature
二、更大
当化学家们致力于以更智能的方式对复杂的树脂进行3D打印时，工程师们正在利用计算机和机器人来精确地自动完成浇筑过程，从而突破了混凝土3D打印的界限。
如在2019年1月12日，全球最大规模的混凝土3D打印步行桥在上海宝山智慧湾落成，该工程由清华大学徐卫国教授团队设计研发。
图|Nature
除此之外，还有MX3D公司与2018年展示的金属桥和美国初创公司Relativity Space的3D打印火箭。这些大型金属打印项目是用机器人手臂建造的，但是并不是一次性整体完成的，而是先一小块打印，后面再组装的。另外，波音、劳斯莱斯和普惠等航空公司正在使用3D打印来制造主要用于喷气发动机的金属零件。
图|Nature
三、更强
许多科学家还希望通过控制材料的微观结构来提高打印金属的固有强度。例如，两个月前，澳大利亚和美国的研究人员报道了钛铜合金具有相似的强度优势。因为铜有助于加快凝固过程，从而导致晶粒更小并向各个方向发芽，从而增强了整体结构。
未来可期
4D打印
这个领域的未来还可能在于“4D打印”，它比3D打印多了一个时间维度，在外界环境改变时（如温度），4D打印的物体能随之改变形状。而对于4D打印研究的雄心不仅在于能动，而且还在于活的，未来更有可能用于人工器官领域。
图|Nature
集于一体
我们知道，一个物件通常会有许多材料组成，这就需要3D打印能同时利用多种进行打印。2019年11月，哈佛大学Jennifer A. Lewis等人描述了一种可在打印单个对象时在不同的聚合物油墨之间快速切换或混合的打印机。这意味着可以同时打印具有柔性和刚性部件的对象。相关成果发表在Nature上。
图|Nature
追求运动极限是人类运动的目标， "更快、更高、更强"体现了勇往直前、不断进击的精神，而追求材料的极限，实现更快、更大、更强则是3D打印技术的目标。不断追求极限是人类永不停息的脚步！
附：3D打印基本介绍
什么是3D打印？
3D 打印，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。形象点来说就是类似建房子，一块块砖，一层层往上建，最后变成三维空间结构的房子。
图整理自pixabay
目前企业状况
目前全球3D打印领域企业竞争激烈，其中3D打印巨头EOS、SLMsolution、3D Systems、Stratasys等公司，于早期引领3D打印产业的发展，凭借专利优势和拥有多年的技术积累，已经占据较高的市场份额和拥有较高的客户认可度。另外也有很多国内外的初创公司渐渐崛起，如中国的铂力特。
图|公司官网
3D打印能做什么？
小至小摆件，大至航空飞机，再到许多我们衣食住行所需的事物。3D打印技术早已渗透生活的方方面面。
图|pixabay
3D打印技术分类
当前3D打印技术主要分为以下几类，除此之外，还有下面介绍的近年最新的CLIP技术。
图|中科院遗传发育所
参考文献：
Mark Zastrow. 3D printing gets bigger, faster and stronger. Nature 2020.
https://www.nature.com/articles/d41586-020-00271-6
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