22、基于藻酸盐的水凝胶作为增材制造技术中的墨水：加工方法与可打印性提升

基于藻酸盐的水凝胶作为增材制造技术中的墨水：加工方法与可打印性提升

1. 工业4.0与增材制造技术概述

在当今时代，我们正迎来第四次工业革命，即工业4.0。在这个时代，工厂机器与先进的计算技术相结合，旨在尽可能地实现技术自动化。通过物理机器传感器收集的数据，在虚拟环境中由专门设计的算法进行处理，这提高了制造产品的生产率、稳定性和重复性，同时也重新定义了人类在工厂中的角色。

传统的制造过程侧重于产品的加工环节，而现代设备的引入和计算能力的提升，不仅改进了这一过程，还优化了整个供应链，包括业务发展、标准制定和物流等方面。人工智能与机器工业的结合，使生产过程更加高效、经济且环保，唯一的限制似乎在于机器的最大容量和材料特性相关的限制。

增材制造技术是与工业4.0框架完美契合的一个分支。它利用计算机辅助设计，通过在基底上逐层嵌入材料，能够制造出任何复杂形状的物体。这项技术既适用于大规模生产，也适用于个性化制造，可广泛应用于航空航天、汽车、机器人、化工和生物医学等领域。与传统的减材制造技术相比，增材制造技术无需浪费材料，也不需要额外的工具，设备体积小、价格相对较低，操作简单，只需3D计算机模型即可创建物体，这些模型通常是开源可用的。

增材制造技术有多种加工方法，选择增量技术的决定因素是潜在应用和所用材料的类型。基于半流体材料的技术主要包括喷墨式、挤出式、激光辅助式和立体光刻技术。材料加工的便捷性以及材料的生物相容性和无毒性，使得这些技术在医疗行业具有应用潜力。增材制造技术的一个基本要求是形状再现的保真度，这在精确结构制造中尤为重要，特别是在生物医学领域，精确制造以模拟组织和器官至关重要。

2. 藻酸盐作为生物医学材料的特性与挑战