研究项目

工业设计和3D打印研究院

生物打印

由于传统细胞培养受限于2D体外实验,进一步的动物和临床实验难以开展。因此,3D细胞培养在新型药物研发中的作用至关重要,3D体外细胞实验中3D支架的开发意义重大。

在研究中,我们的目标是开发新技术并彻底改变的当前的支架制造工艺,通过以下手段改善三大主要问题:

  • 通过定位与3D空间组织,开发人体组织的内部仿生结构
  • 开发多种尺寸(宏观及纳米级尺寸、微观内部结构)
  • 利用多种材料,开发生物活性梯度涂层(BFGC)结构

这些新颖的发展使得当前分别独立的支架工艺(例如仿制、涂层、细胞分配)可以在制造过程中被整合为一步完成。同时,整个制造过程能在生物学性能分析中也得以标准化。

食物打印

目前,3D打印在食品中的应用并不成熟,局限于如制作没有复杂内部结构或不均匀材质的食品,如个性化形状的巧克力,或工艺简单、成分单一的零食等。

3D打印在食品应用中的不成熟主要因为大多数食品加工包含一系列同步发生的化学及物理变化,而这些变化的时间跨度与3D打印技术并不完全吻合。尤其是烘焙过程,它包含生面团不同程度的热渗透,使得制成的面包内部结构并不均匀。

在研究中,我们以彻底改变面包的制作过程为目标,预先完成或改变一些耗时的工艺(如制作面团及发酵),并在其余的工艺中运用3D打印技术(如成型及烘培)。加工前的材料准备尤其注重原材料品质,保证其能够制成合格的3D打印面包。同时,成品面包也要有较长的保质期。未来的3D打印工艺将着重攻克组合打印和烘培产量方面的难关。

文物修复

3D打印技术在文物修复中的应用在近几年已经有所发展。3D扫瞄和制模技术可以更高效、更优质地完成修复工作。这些技术也大大降低了用于修复工作培训的时间和经费投入。

然而,由于大多数打印机的打印能力有限,当前3D打印技术在文物修复中的应用仍主要集中于小型文物。在一些例如修复古建筑或大型雕塑的任务中,当前的设备和技术仍显不足。我们调查现状,致力于开发更好的设备并研究新技术,以满足文物修复领域的更高要求。