作者:Ramsey Stevens, nano3Dprint首席执行官
直写3D打印技术使用微型分配器在基板上精确地沉积纳米级多材料，并在层中产生复杂的形状。直写增材制造方法采用金属、复合材料和陶瓷等材料，具有缩短制造时间、减少浪费和降低生产成本等诸多优点。这项技术将显著推动增材制造市场，Research and Markets预测该市场将增长到到2030年达到835.6亿美元．
由于能够无缝集成材料并直接嵌入电子设备，医疗保健，专业体育和汽车等行业可以期待直写3D打印技术开发新的更小的智能对象。
为医疗保健的未来开出“处方”
医疗保健行业将受益于使用直写技术开发医疗设备、可穿戴设备和监控系统。随着油墨和高粘度浆料的精确沉积，直接书写为改善临床护理开辟了新的机会。
将嵌入式传感器集成到医疗设备中，例如石膏和牙套，可以在诊所内外持续监测患者的健康状况。嵌入式传感器还可以帮助需要在诊所之外进行更深入监测的患者进行诊断测试。
其中一个例子是智能铸件的电子封装，它包括直接打印在支架上的传感器，使它们易于嵌入铸件结构。印刷电路和传感器允许电池和布线智能集成和分布，消除了对外部元件和笨重组件的需求。必要时，还可以将多个传感器连接到嵌入式电路，从而实现更全面的功能。
直写技术还使研究人员能够将传感器直接放置在活体组织上，如骨骼、软骨、肌腱和皮肤，以更好地了解人体的健康状况和组织对治疗的反应。这种方法可以精确、实时地监测生理变化，并为临床医生提供有价值的信息，以做出有关患者护理的明智决策。
此外，3d打印传感器还可以提供必要的生物反馈，从开发治疗设备到开发治疗设备。治疗学是一个快速发展的领域，它将诊断和治疗功能结合到一个设备中，提供个性化的医疗解决方案。
3D打印电子产品的按需可用性可以帮助研究人员更快地将产品推向市场。它将使患者和医务人员更容易获得尖端的医疗发展。它还为个性化医疗设备提供了机会，允许按需开发需要专门设备的患者。
个性化的患者设备，如传感器和石膏，可以根据个人的解剖结构进行更精确、更有效的治疗。因此，3D打印在医疗保健领域的创新带来了尖端技术，当“一刀切”的方法不能充分解决诊断问题时，可以进一步定制治疗计划。
直接写入技术在体育运动中改变游戏规则的好处
嵌入式传感器越来越多地用于监测关键数据，如运动员的心率或撞击的影响程度。这种方法可以收集大量数据，并有助于改善运动员的健康和设备安全。因此，针对这些方面的研究越来越普遍，导致嵌入式传感器在各种运动中得到广泛采用。
美国国家橄榄球联盟启动了一项计划，开发装有高科技传感器的护齿器，以收集运动数据，如撞击速度、方向、力量、位置和严重程度。去年，NCAA与NFL合作，在多个橄榄球项目中采用了这种高科技护齿器。
今天，NFL和NCAA利用这些护齿器的数据来提高橄榄球运动员的健康和安全。四家NFL俱乐部正在收集数据，分析比赛和训练期间的影响，为联盟减少伤病的方法提供信息。参与的NCAA项目将收到特定团队的统计分析，以促进球员的健康和安全，因为传感器数据也为更好的脑震荡治疗方案提供了见解。
其他体育领域的直接写入创新包括3d打印篮球和定制自行车鞍座。以橙色篮球而闻名的威尔逊体育用品公司最近宣布开发一款3d打印的无气篮球原型，为篮球设备内的集成数据开辟了新的技术机会。
虽然还在测试阶段，但这款篮球在最近的NBA全明星扣篮大赛中使用了。原型展示了篮球的性能规格，并证明了球符合NBA的重量、尺寸和篮板球规定。威尔逊的发展源于阿迪达斯创新的3d打印篮球鞋中底。这些发展为嵌入式传感器在比赛中监测球员的表现、摔倒的影响和球的规格铺平了道路。
在大洋彼岸，德国工程师开发出了个性化的自行车鞍座。这些针对患者的模型使用技术来绘制压力点和重量分布，然后将其加载到增材制造界面中，以3d打印定制的马鞍。这些马鞍主要针对职业自行车手，可以根据现有的医疗条件、舒适度偏好和性能参数进行个性化设计。持续的创新为自行车技术集成铺平了道路，以监测疲劳和其他性能数据。
这些举措以及其他许多举措将在推动运动装备、设备和服装中更小的嵌入式传感器的发展方面发挥关键作用，最终使运动员和他们的球队受益。
推动汽车行业变革
汽车行业使用3D打印技术开发自动驾驶和联网汽车的定制原型工具。然而，直写技术将能够更快地设计、测试和部署新的、更小的部件。
采用增材制造电子设备(AME)将有助于汽车制造商在保持质量的同时降低成本，因为原型和组件可以快速开发，从而加快上市时间。
直写技术可以生产具有复杂几何形状和内部结构的零件，比传统制造方法制造的零件更轻、更坚固，从而提高燃油效率和车辆性能。这种强度和耐用性是由于3d打印部件的灵活性和组成。一些优质细丝具有与钢相同的特性，但没有增加成本和重量。因此，可以在不损害耐用性和安全标准的情况下生产更轻的原型。
在不改变引擎盖下功率的情况下，将更轻的3d打印部件配对可以带来更省油、更强大的车辆。福特汽车公司、纳斯卡、F1赛车、阿斯顿马丁等公司已经转向3D打印来开发创新的空气动力学，提高车辆的性能和燃油经济性。从3d打印的传动轴、保险杠和轮胎中的嵌入式传感器，甚至是3d打印的内饰，开发性能更高的更轻部件的能力正在席卷汽车行业。
此外，与传统的汽车制造相比，直写技术大大减少了浪费和生产成本，因为材料只在需要的地方使用。减少浪费有助于汽车制造商提供清洁的零部件，而不仅仅是达到排放标准或创新混合动力汽车。
汽车行业3D打印最显著的优势之一是其供应链的灵活性。汽车公司可以按需生产小批量零件，大大减少了对大量库存的需求。这种灵活性为制造商提供了几个好处。
例如，它帮助公司对需求变化做出快速反应，从而减少将新产品推向市场的时间。这在竞争激烈的汽车行业尤为重要。
供应链的灵活性也降低了慢动部件过时的风险。在传统制造业中，如果对慢动部件的需求不足以证明继续生产的合理性，这些部件可能会过时。这导致了大量的库存成本，并可能给制造商带来财务负担。然而，使用直写技术，制造商可以根据需要生产所需数量的零件，从而消除了过时的风险。
此外，模具成本和其他与传统制造相关的固定费用增加了小批量生产的成本。直写技术大大降低了模具成本，使其成为小批量生产的经济高效的替代方案。
通过按需生产小批量零件，制造商可以快速响应需求变化，降低库存成本，消除过时的风险，并节省与传统制造方法相关的成本。
直写技术具有提高效率、促进研发和解决供应链挑战的潜力。因此，预计除医疗保健、体育和汽车行业外，各个行业对增材制造技术的需求将不断增长。
本文作者拉姆齐·史蒂文斯是nano3Dprint公司的首席执行官，也是Carbon Design Innovations公司(CDI)的创始人。他是开发和使用碳纳米管(CNTs)的研究人员和领导者。
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