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定义新的范式:哈佛研究人员进行多材料多喷嘴3D打印

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2019年12月23日浏览:711

哈佛大学的研究人员开发了一种新的3D打印方法,该方法被称为多材料多喷嘴3D打印或MM3D,旨在通过体素制造来帮助定义新兴的体素范例。在此范例中,3D打印零件由微小的构造块组成。这些块中的每个块具有不同的材料组成,并且被精确地布置以调整零件性能,即,较软的材料具有柔性,较硬的材料具有耐压性。一种“真正的” 3D打印技术正在探索中,以便在单个过程中产生功能对象,而不是依赖于不同零件的组装。
      詹妮弗·刘易斯(Jennifer A. Lewis)教授介绍说:“这种方法能够快速设计和制造体素,这是我们领域的新兴范例。”同时 Lewis教授指出MM3D的影响:“使用功能,结构和生物墨水的完整包装,现在可以按需将分散的材料无缝集成到3D打印的对象中。”

 用于多材料多喷嘴3D打印(MM3D)的示例打印头

  用于多材料多喷嘴3D打印(MM3D)的示例打印头。哈佛大学的Lori K.Sanders摄影
  1个喷嘴,8种材料,每秒50次更换
         MM3D的核心概念是一个包含多个通道的打印头,可通过一个喷嘴输送多达八种不同的材料。这些喷嘴中的每个喷嘴每秒最多可在材料之间切换50次。为防止任何不必要的材料混合,通道包含Y形结,可防止材料倒流,从而保留了打印对象的质量和细节。
      通过在同一打印头内切换材料,并添加更多喷嘴以同时沉积体素,MM3D大大减少了打印时间。该技术的研究人员马克·斯凯拉尔-斯科特(Mark Skylar-Scott)告诉中国3D打印网:“当使用传统的基于挤压的3D打印机打印对象时,打印对象所需的时间与对象的长度成正比,因为打印喷嘴必须在三个方面而不只是一个方面。MM3D将多喷嘴阵列与多种墨水之间的切换能力结合起来,可以有效地消除切换打印头所花费的时间,并帮助您将缩放律从立方体变为线性,因此您可以在数个周期内打印多个材料。”
为了证明这项技术,研究小组在Wyss生物启发工程研究所和约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)内共同工作,使用3D打印了移动的软机器人。采用折纸式建筑和内部通道设计,可以通过真空压缩通道使机器人行走。该机器人以每秒近半英寸的速度移动,能够运输的物体重量接近其自身重量的八倍。
多种材料组合
通过三维像素3D打印的三维像素是一种作为GrabCAD Voxel软件一部分通过Stratasys PolyJet技术进行商业开发的方法。 2018年,麻省理工学院的Mediater Matter Group的Neri Oxman及其同事申请了一项专利,该专利涉及通过体素制造为体素准备文件的过程。麻省理工学院的中介问题小组和怀斯研究所的一个团队结合了他们的共同专业知识,最近应用了逐像素3D打印方法将MRI和CT扫描数据转换为详细的医学模型。
借助MM3D技术,哈佛团队正在试验新材料,较小的喷嘴和较大的喷嘴阵列,以扩展该方法的功能。需要进一步探索的一个特殊领域是反应性材料的使用。研究人员Jochen Mueller评论说:“由于MM3D打印可以如此快速地产生物体,因此人们可以使用其特性随时间变化的反应性材料,例如环氧树脂,硅树脂,聚氨酯或生物油墨。”

详细介绍MM3D的论文标题为“通过多材料多喷嘴3D打印形成体素软质”,并发表在《自然》上。

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