物理3D打印在实验室中的应用
小印
2021-06-22
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  3D打印技术以其快速、便捷的特点,已经应用于实验室建设和管理。 

 

丰富教学模型

  教具以其直观的特点在教学中发挥着极为重要的作用,便于直接观察实物本质、规律和理解相关理论,尤其对于中小学教育、新型交叉学科教学更为重要。可以用3D打印制作难以想象和常规加工工艺难以制作的教学用模型,如有机分子结构模型、人体器官模型、复杂运动机构模型,更加形象的展示各种系统的结构和运动规律,提升教学效果。同时可以激发实验室工作人员的兴趣,提升学生动手实操能力。笔者参观某实验室,发现该实验室已经制作出蛋白质结构模型、真核细胞结构模型、生物膜流动镶嵌模型、DNA结构模型和减数****过程模型,并在这些模型基础上进一步拓展,开发出有丝****和减数****综合模型、DNA复制模型和基因指导蛋白合成模型等。

开发新型产品

  一个产品从前期的构思设计研发,测试到最终定稿生产需要经历无数次测验。可以利用3D设计技术发挥无限的想象空间,随心所欲设计新产品,并及时打印成型新产品,便于验证和完善设计。据报道,2019年12月,俄罗斯 “西蒙诺夫设计局”成功通过了一台由3D打印制造的小型燃气涡轮飞机发动机,通过台架试验,该小型发动机的推力高达1471N。关键部件采用俄罗斯国产耐热金属和铝合金3D打印而成。由于使用了新技术,主要引擎元件的制造时间减少到原来的三十分之一,生产成本降低一半以上,而且许多合金的强度超过国外同类合金20%以上。北京航空航天大学利用3D技术完成了飞机大型复杂钛合金零件整体成形,克服了传统生产采用“锻造+机加工”方法工序繁琐、工艺复杂及加工周期长等缺点,获得国家技术发明奖一等奖。

实验室设计验证

  对于实验室建设过程中的关键工艺布局、关健设备研发、特殊结构要求的实验室空间,均可以应用3D打印技术制作一定比例的实物进行验证,确保设计的合理性和可行性。如太空实验室整体系统各组件的结构以及连接设计验证,移动实验室内部空间布局等。同时通过3D打印技术打印出实验室外观设计模型,更加直观的显现实验室整体设计效果,便于甲方决策。 

总结

  3D技术是科技创新的产物,是综合技术的应用,经过30多年的发展,逐步成熟,应用领域日益广泛和深入。实验室是科技创新基地,是教书育人的重要的场所,应当充分认识3D技术在实验室中的作用,建设好、应用好,提振实验室创新手段,提升实验室效率和效益。 转自:未来实验室学苑

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