3D 打印简化了多材料原型制作 – 3D打印行业资讯网

最近，密苏里大学开发了一种 3D 打印和激光工艺，为简化多材料、多层传感器、电路板甚至带有电子元件的纺织品的制造打开了大门。这项名为自由形态多材料组装工艺的技术允许使用一台机器用多种材料（包括塑料、金属和半导体）制造复杂的设备。

新的 3D 打印方法允许在一台机器上使用多种材料快速制作复杂设备的原型

通过打印嵌入结构中的传感器，该机器可以创建能够感知温度和压力等环境条件的物体。例如，研究人员可以创建岩石或贝壳等自然结构，以帮助进行现场测量。目前，制造印刷电路板等多层结构成本高昂且耗时，并且会产生对环境有害的废物。研究人员开发的方法有望减少与新设备原型设计相关的成本、时间和浪费。

据博士生郑步景达介绍，这项技术本身的灵感来自大自然。例如，电鳗有骨骼和肌肉，使它们能够移动。它们还有特殊的细胞，可以释放高达 500 伏的电压来阻止捕食者。这些生物学观察启发了研究人员开发新方法来创建具有多功能应用的三维结构，但其他新兴方法也有局限性。

具体而言，其他技术在材料多功能性以及如何将较小的部件精确地放入较大的三维结构方面存在不足。密苏里团队的方法使用特殊技术解决了这些问题。团队成员制造了一台带有三个不同喷嘴的机器：一个喷嘴添加类似墨水的材料，另一个喷嘴使用激光雕刻形状和材料，第三个喷嘴添加额外的功能材料以增强产品的功能。

首先，它使用常见的 3D 打印细丝（如聚碳酸酯（一种透明热塑性塑料））来创建基本结构。然后，它使用激光将某些部件转换成一种称为激光诱导石墨烯的特殊材料，并将其精确放置在需要的位置。最后，添加更多材料以增强最终产品的功能。

“这为全新市场开辟了可能性，”机械与航空航天工程副教授 Jian Lin 表示。“它预计将对可穿戴传感器、可定制机器人和医疗设备等领域产生深远影响。”在美国国家科学基金会 (NSF) 先进制造计划的资助下，研究人员正在 NSF I-Corps 计划的帮助下探索商业化方案。

“目前，我们相信其他研究人员也会对此感兴趣，但我们相信最终它将使行业受益，”林说。“它将缩短制作设备原型所需的时间，使公司能够在内部制作原型。”