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哈佛研究人员展示一种可以显著加快3D打印速度的技术

几个月前,哈佛大学wyss研究所(HarvardWyssInstitute)的一个团队开发了一种工程解决方案,名为FAST,目的是让3D打印器官变得更可行。利用它,研究人员能够制造出能够同步跳动7天的合成可灌注心脏组织。现在,同样的团队在3D打印方面取得了新的进展。

wyss研究所的研究人员已经开发出一种技术,可以明显地加速复杂三维打印物体的制造。这种技术被称为多材料多喷嘴三维打印(Mm3d),它使用高速压力阀在八种不同的打印材料之间无缝切换,以创建复杂的形状和物体。据研究小组称,每个阀门每秒可以转换材料50次,比肉眼看到的快,或者像蜂鸟拍动翅膀一样快。

这将加快印刷过程。研究小组声称mm3d只需要用一小部分时间就可以使用传统的方法,包括使用单喷嘴和大型多喷嘴打印头来创建这样的物体。

这篇论文的共同作者Markskylar-Scott评论了团队的工作,他说:

mm3d具有在多个喷管阵列和多个墨水之间快速切换的能力,有效地消除了切换打印头所浪费的时间,并有助于将缩放的规律从立方减少到线性,这样就可以更快地打印多个材料的周期性三维物体。

这项技术的关键要素是一组y形连接点,这些连接点被精确地调整,以防止印刷过程中的油墨混合或回流。对于打印大型物体,这些节点可以是多重的。具体来说,这种快速的单向连续油墨流动可以使用有机硅、聚氨酯、环氧树脂或生物墨水等反应材料精确地构造复杂的部件。

Skylar-Scott的团队通过印刷Miura折纸结构展示了mm3d技术。该结构由一个刚性的面板部分组成,连接到一个高度柔性的铰链部分。与传统的方法需要大量的时间和多层处理不同,mm3d打印头可以使用八个喷嘴连续挤出两种交替的环氧树脂油墨,并在一步后打印出刚度相差四个数量级的两个环氧树脂输入,从而逐步打印整个物体。

研究人员还使用mm3d打印行走型软件机器人,由机械手和软弹性体组成。研究人员还使用该软件机器人打印了由机械手和柔软的弹性体组成的一千条腿的软件机器人。令人印象深刻的是,该机器人每秒能以近半英寸的速度移动,承载8倍于自身重量的重量,并且可以与其他机器人连接,以承载更重的重量。

目前,mm3d只能打印周期性的、如画的物体。但是Wyss团队认为,随着进一步的开发和研究,团队将允许这个过程在一步之内创造更复杂的结构。总之,Wyss的创始董事Donaldingber看到了制造技术的潜力,并指出这一新的发展[mm3d]预计将大大提高这一令人兴奋的领域的创新速度。

这项研究发表在自然杂志上。

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