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复合材料3D打印头问世:成3D打印新宠

2015-10-27 14:46
龙凰
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  哈佛研究者发明了一种3D打印的打印头,它可以利用实时配制的混合油墨用于制备更加复杂和柔软的制品,这项研究是增材制造领域中一次“重大进展”。

  传统的3D打印只能使用一种材料打印具有特定设计的物件,这极大地限制了可打印物品的范畴。新型复合材料打印头能够混合和打印浓缩的粘弹性油墨,因此在打印时候,这种打印头就可以同时控制材料的组成和制品的几何形状。这种技术除了能够制备柔性制品以外,还具有打印不同电阻电路的能力,因此研究者吹捧它为“3D打印的新宠”。

  3D打印头

  利用微型喷嘴内置的旋转叶轮可以有效地混合一系列的复杂液体,通过有效混合和快速转换喷嘴,复合物材料在设备运行过程中就可以被改变。这为3D打印可穿戴物产品、柔性机器人和电子器件铺平了道路。

  该研究是由美国哈佛大学工程和应用科学的工程学教授Jennifer A.Lewis,Wyss研究所的博士后Thomas Ober以及Science Branco Weiss博士后流动站的Daniele Foresti组成的研究团队共同开发的。Ober说:“被动混合不能保证原料的完美融合,特别是高粘度油墨。为设计能混和大范围材料的有效微流体混合器,我们开发了一种合理的结构,并且证实它具有实验可行性。该研究小组还展示了几种有效混合技术的应用。例如,可以将硅橡胶无缝地打印进入软硬材料组成的梯度结构中。

  这种打印头也打印发生化学反应的材料,例如两相环氧衍生物是一种典型的例子,当两相混合时,材料会快速固化。最后,他们展示了可以混合导电和绝缘油墨来满足在3D打印物体中嵌入电路的要求。劳伦斯利弗莫尔国家实验室材料工程中心制造和优化部门的主任Christopher Spadaccini评价这项研究代表增材制造领域中一个“重大进展”。

  通过在运行过程中允许两种高粘度原料的混合,使得混合不同机械性能和功能的材料的理想变得更加现实。James Hardin指出,“在此之前,这还只是一个概念。这项需要结合导电和结构材料的工作将会为以后的应用奠定基础。”这种打印头的设计取缔了对多重喷头的需要,也可以根据需要开始和停止油墨流动。

  该研究成果已经发表在Advanced Materials上。

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