切開一個3D打印的陶瓷微反應器您可以看到：復雜的管道和流體連接與整個部件打印在了一起。這個被放置在病人床邊的小小制藥廠還沒有一個兩歐元硬幣大，其中的線路和管道只有幾百微米寬，它不斷地混合各種藥物——止痛藥、血液稀釋劑和抗生素——并根據(jù)病人目前的健康狀況進行微調。這就是微反應器技術的未來應用場景，目前在醫(yī)院里尚不存在。但是Fraunhofer陶瓷技術研究所和Systems IKTS正在開發(fā)的技術，有望在不久的將來將其變?yōu)楝F(xiàn)實。

 

如今，來自Dresden的研究者們正致力于一種基于懸浮液的增材制造方法，這種方法如果與其增材制造技術相結合，可以創(chuàng)造出不僅僅是微反應器，還將包括骨骼植入物、假牙和手術工具等。“在制造目標對象時，我們對于材料類型和顏色沒有任何限制。這使我們能夠使用熱塑性3D打印技術處理陶瓷、玻璃、塑料甚至金屬等材料。它的另外一個優(yōu)點是，可以同時打印幾種不同的材料。”來自Fraunhofer IKTS材料和工藝事業(yè)部的Tassilo Moritz說。在實驗室中，科學家們已經成功地用高性能陶瓷和硬金屬制造出了部件。如今他們正在尋找合作伙伴，希望將他們的技術商業(yè)化。

 

據(jù)悉，研究人員開發(fā)的這種技術關鍵在于準備優(yōu)化的陶瓷或金屬懸浮液。這種混合物主要依靠一種熱塑性的粘合劑，這種粘合劑在大約80攝氏度時會變成液體。這是一個很關鍵的屬性︰這意為著懸浮液可以快速冷卻并逐層按順序沉積。而且在該粘合劑中它，他們均勻摻入了金屬、玻璃或陶瓷粉末。“我們的混合物非常均勻，而且我們可以精確地設置粘度的最佳水平，以打印出尺寸適合特定部件輪廓的液滴。簡而言之，我們的混合物不能太稀或者太稠。為了實現(xiàn)這一目標，我們必須掌握相應的制備工藝。”Moritz說。打印機通過高溫融化混合物，而液滴一旦沉積，就會快速冷卻硬化。其打印對象是在一個平臺上逐點構建的。這就使得不同的材料可以同時通過多個應用單元沉積。

 

 “另外一個挑戰(zhàn)是在隨后的燒結過程中如何調整不同懸浮液的行為，以防止出現(xiàn)任何缺陷。”Moritz說，“為此了達到這一目的，我們通過特殊的研磨工藝來優(yōu)化粉末。在燒結過程中，細粒度的陶瓷或金屬物質會在壓力下加熱。而且溫度并不很高，對象的結構不會因此改變。

 

 

 Moritz希望這項技術能夠實現(xiàn)基于陶瓷原件的微反應器裝置。到目前為止，制造技術已經成為阻止微型反應器獲得突破的一個主要障礙。以前研究人員使用的技術往往只有在實驗室里能用。而如今這一狀況可能會改變。“到目前為止，大多數(shù)陶瓷微反應器往往是用板材切削而成，其內部和外部的密封以及各個部件的無縫連接問題一直是這一技術的一大挑戰(zhàn)。而如果使用3D打印的話，這些問題將不復存在。”Moritz說。