用于生物结构的增材制造技术的代表性进展：（a）悬浮浴中基于挤压的3D生物打印人类心脏模型；（b）具有血管化肺泡模型的光聚合水凝胶的高分辨率立体打印；（c）装载细胞的水凝胶3D打印快速制造的组织结构。

未来方向

1、技术挑战。3D打印的活体结构在结构和功能复杂性方面还不能完全匹配天然器官。增材制造技术在构建复杂的多尺度结构时需要更高的空间分辨率和效率，因此需要更多与增材制造兼容的功能生物材料。

2、跨学科挑战。有效控制3D打印结构内的细胞发育为成功应用奠定基础。对于植入的活体结构的生物智能，应该进一步建立活体结构和人体之间的相互作用和联系。因此，需要机械工程师、生物工程师、生命科学家和临床医生之间的密切合作，根据对特定应用的生物医学见解来设计制造策略。

3、监管和伦理挑战。3D打印活体构造构成了生物医学行业中一组新的产品，这些产品受到高度监管并涉及伦理问题。3D打印活体构造的商业化需要一套系统的基于科学的法规，专门为这些产品设计，以解决潜在的医学和伦理影响问题。

生物智能增材制造路线图

增材制造极端规模和极端环境

发展现状

1、微/纳米尺度。以双光子聚合为代表的微纳米尺度三维打印，由于克服了照明的光学极限，能够以亚波长空间分辨率打印纳米结构，打印精度小于100纳米。这种高精度的复杂纳米结构极大地拓宽了其在超材料和光电子领域的应用。

2、宏观尺度。大尺寸混凝土结构的现场打印需要机械工程、混凝土技术、数据管理和施工管理的结合。国产C919飞机主风挡窗框、中央翼缘，重型运载火箭10 m级别的高强度铝合金连接环，这些突破克服了大尺寸结构在打印过程中的结构变形和应力控制，为我国航天工程的快速发展提供了技术支撑。美国一家初创公司相对论空间公司的目标是制造一种几乎完全3D打印的火箭，带有冷却通道，可将1250公斤重的物体送入近地轨道。

极端尺度和极端环境:（a）双光子反应3D打印过程和二氧化硅打印晶格的示意图；（b）中国和美国打印的超大型金属部件；（d）3D打印双金属结构；（d）太空3D打印连续碳纤维增强聚合物复合材料

未来方向

1、极端温度和压力、强辐射、微重力等极端环境。如微/零重力、宇宙辐射、昼夜温差大等极端环境条件下的月球或火星原位打印。

2、开发相关的太空机器人和自动化技术。为了适应这种极端环境，需要开发优良的抗辐射和耐热电子器件和结构材料，多传感器集成和数据融合可能是未来无人系统探索的关键技术。空间敏捷制造需要控制系统“观察-定位-决策-行动”的独特循环，以实现制造过程的自适应控制和监控。