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                      新型多材料3D打印頭研制成功

                      作者:科研處    發表時間:2015-09-29    瀏覽量:2303


                        帶有旋轉推進器的主動混合打印頭噴嘴,每種液體經不同入口進入狹小的混合室,在旋轉葉作用下瞬間混合。

                      3D打印是生產輕質結構、柔性機器人和靈活電子設備的一次革命,但在打印復雜的多材料整合產品方面還很困難。最近,美國哈佛大學科學家設計了一種新型多材料打印頭,能混合并打印濃縮的、有粘彈性的“墨水”材料,在打印過程中能同時控制成分和幾何形狀。打印頭通過一種主動混合、快速切換的噴嘴,在運行中改變材料成分,為全3D打印的可穿戴設備和電子設備鋪平了道路。

                          要打印一個既包含能隨膝蓋一起運動的柔軟材料,又包含堅硬電子元件的設備,理想的3D打印機要能從柔軟材料無縫過渡到堅硬材料,將不同電導率、不同電阻的墨水達成電路,并能在各種墨水之間精確切換,而且在執行所有這些任務時不間斷——這種在打印產品中整合不同材料和性質的能力,是3D打印的下一個前沿。

                          這項研究由哈佛大學約翰·波爾森工程與應用科學學院(SEAS)仿生工程教授詹妮弗·劉易斯負責。據研究人員介紹,打印多種材料的基礎是混合復雜液體,以往大部分方法是被動的,即讓兩股液體擴散混合,對高粘度液體,尤其在容積小、時間短的情況下很難奏效。他們設計了一種主動混合多材料打印頭,微噴嘴內有一種旋轉推進器,能有效混合多種復雜液體。

                          論文第一作者、哈佛大學韋斯研究所博士后研究員托馬斯·奧博說:“實驗證明,主動式微流混合器能混合多種材料。”他們據此造出的混合打印頭,能打印包含多種材料的三維圖案。比如能把彈性硅酮無縫打印到由軟區和硬區組成的梯度結構中,這種結構在靈活電子設備、可穿戴設備中有大量應用。還能打印反應性材料,如AB膠(兩部分環氧樹脂),當兩部分結合時會迅速變硬。此外,還能將導電和電阻墨水按需混合,在3D打印物體中嵌入電路。

                          相關論文發表在最近的美國《國家科學院院刊》上。

                      總編輯圈點

                          電腦配的打印機,一開始是針式——針頭隔著色帶在白紙上敲出許多點;后來噴墨打印機問世,幾種墨盒的顏色可以混出真彩色,終于能作畫了。3D打印機剛發明不久,干的活兒還稍顯簡單;這次研發的新型號就能“綿里藏針”地噴塑出復雜結構了。未來的改進,將讓3D打印機真正具備雕刻師和工藝師的本事。