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MM3D打印技術(shù)或?qū)?shí)現(xiàn)行業(yè)技術(shù)飛躍發(fā)展
【塑料機(jī)械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】 3D打印已經(jīng)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(guān)的東西越來(lái)越多，比如機(jī)械零件，人體移植用器材等等，甚至就在前不久，我國(guó)廣東龍川產(chǎn)業(yè)園成功完成了“世界*原位3D打印雙層示范建筑”的主體打印，3D打印技術(shù)已經(jīng)滲透進(jìn)各個(gè)行業(yè)中來(lái)。
實(shí)際上，在3D打印向更多領(lǐng)域擴(kuò)展時(shí)，關(guān)于其縱向的技術(shù)深入研究也在如火如荼地展開(kāi)著。
就在11月13日，由來(lái)自哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的Jennifer A.Lewis教授帶領(lǐng)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，在期刊《Nature》上發(fā)表了一篇關(guān)于“多材料多噴嘴3D”(MM3D)打印技術(shù)的新文章，這種MM3D打印技術(shù)與目前普遍使用的3D技術(shù)相比可謂頗具革命性。
這種新的打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)打印過(guò)程中多材料的快速準(zhǔn)確切換，同時(shí)使用4種材料進(jìn)行打印也可以收獲十分理想的打印產(chǎn)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(shù)量可以進(jìn)一步增加，據(jù)作者表示，在該新技術(shù)的模式之下多能夠允許并行排列128個(gè)噴頭同時(shí)進(jìn)行打印工作，這與目前3D打印常見(jiàn)的雙噴頭系統(tǒng)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(shù)相比，此番3D技術(shù)突破確乎是實(shí)現(xiàn)了質(zhì)與量的雙飛躍。在3D打印技術(shù)中，不同材料之間的切換一直是一個(gè)難點(diǎn)，切料速度慢的問(wèn)題困擾著精確位置換材打印，也制約著行業(yè)技術(shù)向更深層次發(fā)展。而在哈佛大學(xué)這項(xiàng)研究中使用的打印噴嘴每秒切換材料的速度高達(dá)50次，極大地簡(jiǎn)化了打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)的過(guò)程，打破了多材料打印技術(shù)的一大障礙。
同時(shí)，該研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)噴頭的構(gòu)造和電磁閥進(jìn)行了優(yōu)化——通過(guò)立體式三維流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將多個(gè)材料的出入口集中于同一個(gè)噴頭上，并通過(guò)對(duì)高速電磁閥的精準(zhǔn)控制，使每個(gè)流道內(nèi)的壓力可以將材料在恰到好處的時(shí)機(jī)釋放，繼而促成噴嘴精準(zhǔn)控制打印材料的轉(zhuǎn)換，這也是實(shí)現(xiàn)噴頭精準(zhǔn)切換材料的一個(gè)技術(shù)前提。這些噴頭本身也是由3D打印技術(shù)制造而成，可以實(shí)現(xiàn)快速定制，有望縮減設(shè)備更換帶來(lái)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(shù)可以快速打印產(chǎn)品，因而人們將可以使用特性隨時(shí)間變化的反應(yīng)性材料諸如：環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、生物墨水等，還可以將不同特性的材料同時(shí)進(jìn)行打印組合。
而該團(tuán)隊(duì)也確實(shí)給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)作品。
在通過(guò)MM3D打印制作而成的三浦折紙結(jié)構(gòu)體中，硬質(zhì)的平坦部分與高度柔性的彎折鉸鏈部分良好結(jié)合，無(wú)需額外組裝，一體化打印完成；而在更加復(fù)雜的軟體機(jī)器人中，嵌入式氣動(dòng)通道的加入更表現(xiàn)出這一新技術(shù)的先進(jìn)性，令“足部”彈性體材料能夠隨著氣流控制而產(chǎn)生壓縮彎折，進(jìn)而表現(xiàn)出機(jī)器人的行走姿態(tài)，并可以承載相當(dāng)于自身8倍重量的物體?？梢砸?jiàn)得，MM3D打印技術(shù)將硬質(zhì)材料與柔性材料良好地搭配結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)一體化打印，為制造高效高質(zhì)的功能性產(chǎn)品提供了技術(shù)性支持。
雖然現(xiàn)在MM3D打印技術(shù)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(lái)隨著的發(fā)展，噴嘴對(duì)擠出油墨的控制能力或?qū)⒂瓉?lái)提升，如較小噴嘴實(shí)現(xiàn)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(guò)這一次技術(shù)的提升可以將多材料打印的限制進(jìn)一步放寬，并有效提升打印產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，對(duì)未來(lái)3D打印甚至4D打印技術(shù)的發(fā)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(shù)的升級(jí)，可應(yīng)用的材料種類(lèi)和打印方式的增加，將會(huì)更加富有活力。
資料參考：3D打印商情、中關(guān)村在線(xiàn)、南極熊3D打印
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