3D打印是一种以增材制造为主要特点的新兴产品制造技术，对社会多个行业和领域带来了深刻影响，近些年许多高校逐渐开始研究探索将此技术应用于课程教学中。针对目前普遍存在的教学内容单一、教学时间受限、教学方法落后等问题，基于清华大学基础工业训练中心的3D打印综合实践教学平台，探讨了具体的建设经验，从多样化模型设计、传统和新兴工艺结合、线上数字资源开发、科研项目结合等方面进行了创新。该平台在多门课程的教学实践与学生科创活动中起到了重要的支撑作用，学生的工程思维、创新能力、设计能力和自主学习能力都得到了很好的锻炼和提高。

陶瓷基多孔结构既继承致密陶瓷材料耐高温、电绝缘、化学稳定的优异性能, 又兼具多孔结构低密度、高比表面积、低热导率的独特优势, 已被广泛应用于隔热、骨组织工程、过滤及污染物清除、电子元器件等领域。但是, 陶瓷基多孔结构的传统成孔方法在宏观尺度创造复杂几何外形与微纳尺度调控孔结构形态方面仍面临巨大挑战。近几十年来, 研究人员一直致力于创新陶瓷基多孔结构的加工成型方法, 以直写3D打印为代表的增材制造技术成为当前研究的热点, 并迅速发展出一系列成熟理论与创新方法。本文首先概述了陶瓷基多孔结构的传统成孔方法与增材制造成孔方法, 进一步详细介绍了直写组装成孔工艺过程, 主要包括假塑性墨水配方、固化策略、干燥及后处理, 分析了传统成孔方法与直写3D打印二者的组合技术在构筑陶瓷基多级孔结构方面的可行性, 总结了直写3D打印技术在制造复杂陶瓷基多孔结构领域的新观点、新进展和新发现, 最后结合陶瓷基多孔结构实际应用现状对直写3D技术的未来发展与挑战进行了展望。

具备良好成骨性能和降解速率的生物陶瓷骨组织工程支架在骨修复领域极具应用潜力。镁黄长石(Ca₂MgSi₂O₇)因其具有良好的力学性能、生物降解能力以及促成骨性能而备受关注。本研究以硅树脂为聚合物前驱体、碳酸钙与氧化镁为活性填料制备打印浆料, 采用挤出式3D打印技术在室温条件下制备支架素坯, 并在惰性气氛下高温烧结制备了镁黄长石生物陶瓷支架, 并对比研究了镁黄长石支架与斜硅钙石(Ca₂SiO₄)、镁橄榄石(Mg₂SiO₄)支架在结构、抗压强度、体外降解能力以及体外生物学性能等方面的差异。结果表明: 镁黄长石支架与斜硅钙石、镁橄榄石支架具有相似的三维多孔结构, 抗压强度、降解速率介于镁橄榄石和斜硅钙石之间, 但促进骨髓间充质干细胞的成骨基因表达能力显著强于镁橄榄石和斜硅钙石支架。本研究证实采用3D打印制备的镁黄长石支架有望作为骨组织工程较理想的支架。

惯性约束聚变（ICF）中的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）研究需要基于多种结构的调制靶，针对目前调制靶制备的工艺问题，采用双光子3D打印工艺制备了平面调制、平面复合调制及球壳型调制三种典型结构的调制靶，靶材料为光敏树脂（95%：C₂₃H₃₈N₂O₈，5%：C₄H₆O₂）。采用激光共聚焦显微成像分析了三种调制靶的实际结构参数，三种靶型的实测形貌及其参数与设计结构及参数具有良好匹配度。为进一步验证双光子3D打印新型工艺制备调制靶的可行性，实验团队在“神光Ⅱ”高功率激光实验装置上进行了纳秒激光打靶实验，结果显示靶表面的调制在激光直接驱动下受RTI的作用随时间呈增长趋势，初始峰谷值为4 μm的调制在激光驱动2.5 ns后形成了长度达100 μm的高密度射流，表明基于高精度3D打印工艺制备结构复杂的调制靶用于RTI研究具有较高可行性。