全球3D打印技术领域领先科研机构之美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL

寂静天花板

LLNL可以说是全球3D打印技术，尤其是金属3D打印技术，领域最先进的科研机构了。有大群的科学家在该机构的几个专门的3D打印实验室里不断改进3D打印技术的各个方面。尽管如此，对于公众来说，这个科研机构仍然相当神秘。幸运地是，近日，LLNL组织了一批媒体到其所在地进行参观，使我们能够近距离地观看这个顶尖的科学组织，以及他们最新的科研成果。
4 u5 W' ]  T- K, ^美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)是隶属于加利福尼亚大学的，位于利弗莫尔。成立于1952年，LLNL最初是作为一个核创新实验室的目的而建立的，随着逐年的发展才分支到其他领域。但它仍然很大程度上是由美国能源部的资助下运营的，他们还负责许多国防项目的研究(如机场安全的创新和网络间谍的预防)，所以我们不难理解LLNL能够公开给公众来了解的部分并不多。，它拥有数千名全球一流的科学家，在科学的各个方面进行着无数的创新。除此之外，这里还有一些世界上最快的超级计算机，并为元素周期表添加了5个新的元素，这里的科学家甚至正在研究可以偏转小行星的技术。  
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美国LLNL国家实验室堪比德国Fraunhofer研究所，是3D打印界首屈一指的研究力量。其共同点在于研究的领域具突破性，很少有其他的研究机构与其类似。LLNL在3D打印领域研究的重点是金属零部件的制造。实际上，LLNL展示的三个3D打印实验室有两个是专注于金属的。为了说明他们的工作，LLNL展示了他们仅用8天就3D打印出来的一个火箭发动机，而且没有零部件，完全是一体的。“它是制造奇迹，说明了3D打印技术改变游戏规则的潜力...它并不是简单的一块，里面的管道沿着钟形的开口运行，弯曲地穿过整个部件，使用传统的方法是不可能实现的。”LLNL说。尽管比现有的替代品效率更高，但是打造成本仅需1万美元——比行业标准更便宜。

简单地说，这就是金属3D打印要给众多行业带来的东西。LLNL显然正在推动这一创新。今年早些时候，我们已经看到LLNL发起了加速认证增材制造倡议，该计划旨在改进金属3D打印技术和推动它在各行各业的广泛应用。这种基于研究的方法将结合物理模型、数据挖掘和不确定性分析，从而优化3D打印金属零部件和加速其认证过程。更重要的是，他们的努力似乎取得了成效。LLNL透露称，他们发现导致3D打印金属结构上的微小孔隙缺陷的原因——从而为可靠、重现性好的金属3D打印铺平了道路。就在上个月，LLNL使用一台基于粉末床的SLM 3D打印机（全世界仅有四台）在激光器设计方面获得了突破。这不仅为他们的部分发展项目带来前所未有的控制，该3D打印装置还使用了一种前反馈系统，使得它更容易找到 缺陷和验证部。虽然还在开发中，但它仍算3D打印批量生产的一大进步。

除此之外，LLNL的另一个3D打印实验室也在试图突破材料的限制。如果有一件事阻碍了3D打印革命的进行的话，那毫无疑问，就是当下有限的材料。LLNL的研究人员因此正在努力开发那种拥有自然界中不存在属性的材料，比如拥有梦幻般的强度重量比的非自然微观结构。早在今年六月，LLNL已经透露成功研发出轻质弹性材料的蜂窝结构。LLNL科学家使用冲击载荷方法研究了工程晶格结构的动态属性中材料的协同行为。研究的范围中有两种动态属性，其中一种是压缩属性，另一种是晶格结构的弹性属性。通过微米级的3D打印技术，LLNL科学家可以进一步的操控晶格结构，从而为这些材料带来介观尺度上的秩序性和周期性，超越传统方法的设计的晶格结构无序分布的材料。

另外，塑料、金属、陶瓷和油墨等材料也都是LLNL实验室的研究对象。就在过去的几个月里，LLNL开发出了具有前所未有的热绝缘和冲击吸收性能的3D打印泡沫、可以捕获有害的二氧化碳排放的3D打印苏打、可以将甲烷转化成甲醇的3D打印聚合物等。与此相应地，3D打印技术也需要进行调整，以适应这些不同寻常的材料。早在2015年4月，LLNL就取得石墨烯材料应用的突破，实验室的科研人员以石墨烯气凝胶做为3D打印的材料，并按照设计好的架构进行3D打印。打印出的石墨稀微格具有优异的导电性和表面积，可以作为存储能量的新载体，并可用于传感器、纳米电子学、催化、分离等应用。

除了金属打印和特殊材料的打印，LLNL还研究树脂的打印，在2015年，LNLL光学工程师Bryan Moran开创了一个新的SLA 3D打印技术称为大面积投影微立体光刻(LAPµSL)并申请了专利，该方法可用紫外光创建出比以前常见的微立体光刻技术更大、更精细的3D对象。这项技术解决了大与精致的矛盾，有望将光敏树脂3D打印的应用在间接模具领域推向一个新的高度，包括那些中空的、极轻、高精、极复杂的大型部件的制造技术突破。
7 U" X/ X$ x4 Q: r& [此外，LLNL的研究工作并不局限于无生命的金属、树脂、复合材料和特殊材料的打印。他们已经通过3D打印干细胞技术来获得血管的培养，这些血管可以用来给器官和组织供给营养，从而为人类打印完整器官的探索又往前推进了一步。

轩辕天一

楼主能找一些图片吗？这样子会有一些直观的了解