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3D新聞

哈佛教授開發(fā)出革命性的主動混合多材料3D打印頭

星之球激光 來源:天工社2015-09-23 我要評論(0 )   

近日,來自哈佛的一個研究團隊發(fā)明出了一種革命性的主動混合多材料3D打印頭,可以整合具有不同材質(zhì)和屬性包括柔性和剛性材料以及


近日,來自哈佛的一個研究團隊發(fā)明出了一種革命性的主動混合多材料3D打印頭,可以整合具有不同材質(zhì)和屬性——包括柔性和剛性材料以及導電和非導電油墨——到一個單一的3D打印對象中,這就為全3D打印的可穿戴設備、軟機器人和電子產(chǎn)品帶來了新的可能性。據(jù)了解,這種多材料打印頭是基于主動混合技術的,在打印頭的微型噴嘴內(nèi)部有一個葉輪,一系列復雜的流體都是通過這個葉輪的旋轉結合在一起的。

 

雖然我們已經(jīng)看到了PCB 3D打印機的出現(xiàn),還有最新有一些嵌入了電子元件的3D打印服飾被媒體報道。但是客觀地說,之前的3D打印技術仍未解決多材料集成的問題。也就是說,如何在不停止打印過程的條件下實現(xiàn)柔性材料、剛性材料和電子電路的無縫和精確過渡。這是因為大多數(shù)用來混合復雜流體的方法是被動的:兩股流體在一個通道中匯合,在這里它們進行擴散混合。這種方法對于低粘度流體來說是足夠了,但對于一些高粘度液體,如凝膠,是無效的。

據(jù)了解,這項研究是由哈佛教授Jennifer A. Lewis領導的,研究團隊采用主動混合和快速開關的噴嘴,可以實現(xiàn)濃粘彈性油墨的打印以及在3D打印過程中同時控制幾何形狀和組成成份。使用這種方法,所有流體并不是匯集在一個通道里,而是每個流體都有一個單獨的入口進入混合室,然后由葉輪以恒定的速度旋轉,使其在一種窄間隙中混合。

 

Lewis教授被認為是全球3D打印領域的技術權威,而且于2014年成立了多材料電子產(chǎn)品3D打印機公司Voxel8,該公司一經(jīng)成立便相當受追捧,很快就獲得了1000多萬美元的風險投資,很顯然,Lewis教授開發(fā)的這項技術與Voxel8公司的業(yè)務非常吻合。而她此次設計的主動混合技術是與哈佛Wyss研究所的博士后研究員Thomas Ober以及Daniele Foresti一起進行的。

 “被動混合物并不能保證完全材料的完全混合,特別是高粘度的油墨。”Ober說,“我們開發(fā)了一個合理技術框架——并通過實驗驗證了它,我們設計的主動微流體混合器,可以搭配多種材質(zhì)。”

據(jù)了解,這種主動混合技術在3D打印過程中的應用效果相當是顯著。研究團隊證明,有機硅彈性體可以無縫打印成由軟質(zhì)和硬區(qū)域組成梯度結構(這意味著在3D打印的可穿戴設備中,柔性材料可以跟隨我們的身體和關節(jié)移動,而剛性材料則用來容納電子元器件)。而且,這種技術也可以用來打印反應性材料,以及可以按需混合導電和電阻性油墨。

此前,在打印過程中隨時混合材料僅僅是一個想法而已,但是現(xiàn)在,Lewis教授的團隊已經(jīng)將其變成現(xiàn)實可行的技術。研究團隊最近還設計了一個打印頭,可以在一個單一的噴嘴內(nèi)實現(xiàn)多個墨水之間的切換,這樣就無需對齊多個噴嘴,在打印過程中暫停油墨的流動。

“總之,這種主動混合和切換打印頭是多材料3D打印研究領域中的一個 重大進步。”Lewis說,“它可以實現(xiàn)在微觀水平上通過編程控制兩種材料的組成和結構,這位通過設計創(chuàng)造材料開辟了新的途徑。”

這項研究發(fā)表了在了美國國家科學院學報(PNAS)上。

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3D打印頭主動混合多材料Lewis教授
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