在介紹其侷限之前,先談談3D列印的許多優點。最初的3D印表機產品是難以運輸的傻大個,這使它們難以用於實驗室之外,不過最近幾年,3D印表機在樣式和範圍上進行了創新,而使其可用於各領域的研究和商業用途。該技術已經發展到,3D印表機已能複製人體的骨骼、肌肉和軟骨等組織。

過去,3D印表機的高昂成本也是導致其應用範圍受限的因素之一,但最近這一情況也已開始改變。目前在市場上花10,000~20,000美元,就可買到一款低階的3D生物印表機,而美國卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的研究人員最近開發了一種基於注射器的生物印表機制,其可以不到500美元的成本,被整合進幾乎任何一款3D印表機。

然而,還有幾座小山要爬。由於3D列印的物體是透過多次往復逐層列印,因此層與層交會的地方可能是其結構中的內在弱點。例如,確保塑膠結構配置最牢固的最佳方法,仍是將塑膠倒進模具使它固化,儘管如此,研究人員正在試驗不同的原料和增強3D列印物體的方法來縮小這種差距。發表在《ACS Applied Materials and Interfaces》期刊上的論文《Enhanced Impact Resistance of Three-Dimensional- Printed Parts with Structured Filaments(具有結構化長絲的3D列印零件提高抗衝擊性)》中稱,科學家使用聚合物長絲作為「外骨骼」,以為3D列印結構提供更高強度。

20180712NT01P1 3D生物印表機。(圖片來源:卡內基梅隆大學)

對新材料和加工技術的進一步研究勢必將對3D列印產生重大改進。也許將列印和同時處理相結合可以帶來諸多好處,例如將列印和雷射處理同時進行,可使材料在非常高的溫度下發生結合或形變。列印過程中是否可包含只能透過雷射啟動的微觀催化劑,而能提供額外的附著力或強度呢?

鑒於該技術在過去幾年的飛速發展,可順理成章地認為,在不久的將來,從汽車到盆栽植物上形形色色的物體,將有部分或是全部都是由3D印表機製造。雖然在強度和抵抗力,以及熱和衝擊等衰減因素等方面仍然存在一些障礙需要克服,但該技術已經取得了重大進展。現在,人們正在用3D列印零件建造太空梭,畢竟,如果它能被NASA相中,那也就應該足以滿足其他人的要求。

(參考原文: How 3D printing is revolutionizing production and design,by Warren Miller)