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3D打印技術滲透進各個行業,MM3D打印技術有望實現技術飛躍發展

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-12-04  瀏覽次數:821
核心提示:3D打印已經不再是遙不可及的高科技詞匯了,一支3D打印筆就可以讓你初窺3D打印的神奇之處。日常生活中接觸到的與它相關的東西越來

3D打印已經不再是遙不可及的高科技詞匯了,一支3D打印筆就可以讓你初窺3D打印的神奇之處。日常生活中接觸到的與它相關的東西越來越多,比如機械零件,人體移植用器材等等,甚至就在前不久,我國廣東龍川產業園成功完成了“世界首例原位3D打印雙層示范建筑”的主體打印,3D打印技術已經滲透進各個行業中來。

實際上,在3D打印向更多領域擴展時,關于其縱向的技術深入研究也在如火如荼地展開著。

就在11月13日,由來自哈佛大學工程與應用科學學院的Jennifer A.Lewis教授帶領的科學團隊,在國際期刊《Nature》上發表了一篇關于“多材料多噴嘴3D”(MM3D)打印技術的新文章,這種MM3D打印技術與目前普遍使用的3D技術相比可謂頗具革命性。

這種新的打印技術可以實現打印過程中多材料的快速準確切換,同時使用4種材料進行打印也可以收獲十分理想的打印產品,而且甚至可以支持8種材料同步打印。除此之外另一令人矚目的突破是打印噴頭的數量可以進一步增加,據作者表示,在該新技術的模式之下最多能夠允許并行排列128個噴頭同時進行打印工作,這與目前3D打印常見的雙噴頭系統相比大大提升了效率。

與目前我們生活中普遍使用的3D打印技術相比,此番3D技術突破確乎是實現了質與量的雙飛躍。在3D打印技術中,不同材料之間的切換一直是一個難點,切料速度慢的問題困擾著精確位置換材打印,也制約著行業技術向更深層次發展。而在哈佛大學這項研究中使用的打印噴嘴每秒切換材料的速度高達50次,極大地簡化了打印復雜結構的過程,打破了多材料打印技術的一大障礙。

同時,該研究團隊還對噴頭的構造和電磁閥進行了優化——通過立體式三維流道結構設計將多個材料的出入口集中于同一個噴頭上,并通過對高速電磁閥的精準控制,使每個流道內的壓力可以將材料在恰到好處的時機釋放,繼而促成噴嘴精準控制打印材料的轉換,這也是實現噴頭精準切換材料的一個技術前提。這些噴頭本身也是由3D打印技術制造而成,可以實現快速定制,有望縮減設備更換帶來的成本付出。

該文章的共同作者Jochen Mueller博士指出,由于MM3D打印技術可以快速打印產品,因而人們將可以使用特性隨時間變化的反應性材料諸如:環氧樹脂、聚氨酯、生物墨水等,還可以將不同特性的材料同時進行打印組合。

而該團隊也確實給出了相應的實驗作品。

在通過MM3D打印制作而成的三浦折紙結構體中,硬質的平坦部分與高度柔性的彎折鉸鏈部分良好結合,無需額外組裝,一體化打印完成;而在更加復雜的軟體機器人中,嵌入式氣動通道的加入更表現出這一新技術的先進性,令“足部”彈性體材料能夠隨著氣流控制而產生壓縮彎折,進而表現出機器人的行走姿態,并可以承載相當于自身8倍重量的物體。可以見得,MM3D打印技術將硬質材料與柔性材料良好地搭配結合起來,實現一體化打印,為制造高效高質的功能性產品提供了技術支持。

雖然現在MM3D打印技術還未成熟,相匹配的打印噴嘴目前只能打印周期性零件,但是未來隨著的發展,噴嘴對擠出油墨的控制能力或將迎來提升,如較小噴嘴實現更高分辨率的打印、大陣列之下多尺寸和分辨率的快速單步打印等等。

我們可以想象,通過這一次技術的提升可以將多材料打印的限制進一步放寬,并有效提升打印產品的質量和效率,對未來3D打印甚至4D打印技術的發展將大有幫助。而高分子材料作為3D打印材料中重要的一部分,隨著3D打印技術的升級,可應用的材料種類和打印方式的增加,將會更加富有活力。

 
 
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