3D打印技术取得新突破：低成本制造高仿真人体手部模型

CRAFT技术通过单一模型模拟骨骼、韧带与肌肉的复杂连接，为医学教学提供优于大体标本的替代方案。

研究人员开发出一种名为"热塑性塑料增材制造结晶度调控技术"（CRAFT）的新型3D打印方法。该技术使用单一廉价材料，就能在像素级别调控三维物体的机械特性（如硬度）与光学特性（如透明度）。得克萨斯大学奥斯汀分校与桑迪亚国家实验室的团队设计的这种方法，能将普通廉价液体变成"材料变色龙"。

研究团队甚至成功打印出高度仿真的人手模型。"我们能在三维空间控制分子排列，从而彻底改变材料的机械与光学特性，"得克萨斯大学化学系副教授扎克·佩奇表示，"仅通过调节光照强度，就能用极其简单廉价的原料实现这一切。其核心原理的简洁性令人振奋。"

这项光控特性技术通过商用3D打印机投射不同光强图案，将常见的环辛烯液态树脂转化为复杂固体。通常情况下，环辛烯只是普通塑料，但研究团队发现，通过灰度图像精确调控光照强度，可在材料固化过程中控制其"分子排列"。调节光照强度可使物体相邻区域分别呈现坚硬透明与柔软浑浊的不同特性。

该技术最直接的应用将体现在医学院校。目前医学生进行复杂手术练习依赖大体标本，但这类标本成本高昂、来源稀缺且存在伦理争议。另一种替代方案是塑料模型，但其触感与真实人体组织相去甚远。CRAFT技术通过在单一模型中模拟骨骼、韧带和肌肉的精密连接，提供了更优解决方案。研究人员已成功使用单一材料打印人手，精确调控出皮肤、韧带、肌腱和骨骼的不同质感。

现有高端3D打印机往往难以融合不同材料，导致连接处结构易损。但CRAFT能实现类天然人体组织的渐变过渡，为医学生提供兼具真实性与耐用性的练习模型，且无需承担生物标本的高成本和物流挑战。

除医疗领域外，CRAFT还能制造用于头盔、装甲等装备能量吸收的"仿生"材料，以及隔音材料。自然界之所以坚韧（如树皮），在于其刚柔相济的层状结构，CRAFT通过类似原理创造出能吸收冲击和振动而非断裂的材料。

相较于以往技术，CRAFT使用更简单的树脂和标准设备，虽未实现完全可回收，但支持可持续发展——打印物体可熔化或溶剂溶解后重塑新形态，显著减少材料浪费。"与此技术兼容的DLP或LCD 3D打印机是目前市场上最廉价的机型，"佩奇指出，"只需花费1000美元甚至更低价格，就能获得具备灰度投影功能的打印机并立即投入生产。"

此项研究获得美国能源部、国家科学基金会和罗伯特·A·韦尔奇基金会支持，研究成果已于1月29日发表于《科学》期刊。

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