3D打印如何加速智能工业时代步伐

3D打印作为工业生产方法的一部分，其重要性正在不断增长，主要得益于添加剂通用制造技术的逐渐成熟。

德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的一个研究项目有可能在3D打印领域取得重大进展，从而能够按需完成工业产品的生产，擦除以及修改某些结构。该项研究已发表于德国《应用化学》杂志。

卡尔斯鲁厄理工学院的研究突破涉及一种油墨的新配方，该种油墨用于直接激光写入（DLW）的制造过程之中——该油墨在激光作用下产生耦合，以生成满足预编程设计的坚固结构。

卡尔斯鲁厄理工学院化学技术与高分子化学研究所的Christopher Barner-Kowollik评论说：“开发可重复擦除的墨水是直接激光写入技术的重大挑战之一。”

该研究项目开发出具有可逆耦合性质的墨水来应对这一挑战，该种墨水能够在完成产品结构的构建过程之后再将整个结构分解。

反复写入与擦除：3D微观结构

该种墨水的化学结构的形成，首先通过苯甲酰甲基硫化物链接剂的DLW辐射，进而通过反应性乙硫醛在其逐步聚合反应过程中生成二硫键。

随后将材料浸入二硫苏糖醇，引起化学键的断裂直至完全消解，之后就可以再次使用直接激光写入来生成新的或改良后的结构。这样，项目的最终结构可以像设计师修改图纸一样被重复更改。

三维显微支架

根据已发表的论文，化学键的断裂可以用作结构设计工具，因为二硫苏糖醇中化学键的断裂倾向于与其它丙烯酸酯基结构中由DLW产生的化学键形成高度正交化。在正常情况下，这种选择性断裂允许研究团队使用一种新材料来制造线分离度为300nm的性能优异的光栅。

新型墨水目前可用于各种DLW应用，例如整合可擦除和不可擦除区域的结构，以及建造用于生产过程的结构并在使用结束后将其擦除。

另一个用途是用于生物学中的3D设计培养皿，这是卡尔斯鲁厄理工学院已经研究过的一个专题，其研究人员因完成了实验室规模下细胞培养三维生长的研究成果而在2016年9月获得了薛定谔奖。结合新的可擦除技术，研究人员能够在细胞生长期间将三维细胞支架的某些部分去除，以研究细胞如何对变化的环境做出反应。

卡尔斯鲁厄理工学院的针对3D打印的其他研究包括使用光学玻璃进行添加剂制造技术的工艺开发，开创了许多光学领域的潜在应用，而目前这些制造技术仅限于金属或高分子材料。