3D打印技术重大突破：CRAFT技术实现低成本高仿真人体手部模型制造

近日，3D打印领域迎来关键性突破——研究人员研发出新型CRAFT技术，可利用单一廉价材料，低成本制造出高仿真人体手部模型。该技术能通过精准调控材料特性，在单一模型中模拟骨骼、韧带与肌肉的复杂连接，为医学教学提供了优于传统大体标本的理想替代方案。

这种名为“热塑性塑料增材制造结晶度调控技术”（CRAFT）的3D打印新方法，核心优势在于无需复杂材料搭配，仅用一种廉价液态原料，就能在像素级别精准调控三维物体的机械特性（如硬度）与光学特性（如透明度）。由得克萨斯大学奥斯汀分校与桑迪亚国家实验室联合组成的研究团队，通过这项技术，成功将普通廉价液体转化为可灵活变特性的“材料变色龙”。

该团队已凭借此项技术，打印出高度还原人体结构的手部模型，完美复刻了皮肤、韧带、肌腱和骨骼的不同质感与特性。“我们能在三维空间中精准控制分子排列，进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。”

CRAFT技术的核心的是光控特性调控，其实现路径简单且易落地：利用商用3D打印机投射不同光强的灰度图案，将常见的环辛烯液态树脂转化为结构复杂的固体。环辛烯本身只是一种普通塑料，但研究团队发现，通过灰度图像精准调控光照强度，可在材料固化过程中精准控制其分子排列，进而让物体相邻区域呈现出截然不同的特性——既能形成坚硬透明的“骨骼类”结构，也能打造柔软浑浊的“肌肉、韧带类”组织。

在众多应用场景中，医学教学是CRAFT技术最直接、最具价值的落地领域。目前，医学生开展复杂手术练习时，主要依赖大体标本，但这类标本不仅成本高昂、来源稀缺，还存在明显的伦理争议；而传统塑料模型则因触感、质感与真实人体组织差距过大，无法满足实操训练需求。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与质感差异，恰好填补了这一空白，提供了更优的替代方案。

相较于现有高端3D打印技术，CRAFT技术还解决了“不同材料融合难”的行业痛点——以往高端设备难以实现多种材料的完美融合，导致打印模型的不同材质连接处结构脆弱、易损坏；而CRAFT技术无需搭配多种材料，就能实现类天然人体组织的渐变过渡，既保证了模型的真实性，又提升了耐用性，同时还规避了生物标本的高成本和复杂物流挑战。

除了医学领域，CRAFT技术的应用前景还延伸至多个行业。它可用于制造头盔、装甲等装备所需的“仿生”能量吸收材料，以及高效隔音材料——其原理借鉴了自然界的坚韧特性，如树皮的刚柔相济层状结构，通过模拟这种结构，制造出能有效吸收冲击和振动、不易断裂的高性能材料。

低成本与可持续性，更是CRAFT技术的突出优势。相较于以往3D打印技术，它无需复杂原料，仅使用简单廉价的树脂，且兼容目前市场上最廉价的DLP或LCD 3D打印机——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”。同时，该技术还支持可持续发展，打印完成的物体可通过熔化或溶剂溶解的方式重塑新形态，大幅减少材料浪费，虽尚未实现完全可回收，但已能有效降低环保压力。

据悉，此项突破性研究得到了美国能源部、国家科学基金会和罗伯特·A·韦尔奇基金会的联合支持，相关研究成果已于1月29日正式发表于《科学》期刊，有望推动3D打印技术在医学、工业等多个领域的普及与革新。