這個試驗性設(shè)備是最早將多種3D打印技術(shù)集成在單一設(shè)備上的機器。

　　一臺首次集成了多種打印技術(shù)的3D打印機樣機為研究人員提供了一種新的可能：制作由不同材料構(gòu)成的產(chǎn)品時只需一次打印成型。到目前為止，這臺樣機僅能用來制作一些基本的電子元件，但這項技術(shù)讓材料科學(xué)家距離直接打印機器人或者智能手機等復(fù)雜儀器的目標更近了一步。

　　有朝一日，集成多種3D打印技術(shù)的設(shè)備或可以用來定制義肢。

　　來源：Jae C. Hong/AP/REX/Shutterstock

　　3月21日，這臺打印機在路易斯安納州新奧爾良舉辦的美國化學(xué)學(xué)會(American Chemical Society)會議上亮相。

　　“這是一項令人稱道的技術(shù)突破，也是3D打印技術(shù)領(lǐng)域的一次飛躍�！甭槭±砉W(xué)院(MIT)的材料科學(xué)家Zhao Xuanhe評價道。他本人并未參與這項研究。

　　最常見的3D打印機是通過加熱并平鋪一段塑料線材，來從下往上搭建一個層疊的結(jié)構(gòu)。大多數(shù)消費級打印機都采用這樣的技術(shù)。近年來，也逐步出現(xiàn)了一些其他的3D打印技術(shù)，例如噴灑氣凝膠涓流打印，用液態(tài)樹脂打印后硬化處理形成有彈性的聚合物，逐層平鋪油墨薄層后曝光硬化，甚至還有用摻雜了導(dǎo)電納米顆粒的油墨打印導(dǎo)線和電路。

　　“每種打印技術(shù)都有其自身的局限，”Jerry Qi說，“于是我們把四種3D打印技術(shù)集成到了一個單一平臺上�！盝erry Qi是來自亞特蘭大佐治亞理工(Georgia Institute of Technology)的一名材料科學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)了這臺多材料打印機的設(shè)計。

　　集成的功效

　　Jerry Qi還提到，盡管當前的3D打印機已經(jīng)可以制作包含多種材料的電子元件，然而如果元件結(jié)構(gòu)需要使用多種打印方法，每種方法仍需要更換不同的打印設(shè)備。但在不同3D打印設(shè)備間轉(zhuǎn)移元件需要同時保證微米級別的精度，這往往是不現(xiàn)實的，而且如果元件同一層包含多種材料，這樣做也十分低效。

　　他的團隊的多材料打印機有多個打印頭——生產(chǎn)材料的噴嘴，對應(yīng)一個打印平臺上的四種技術(shù)。每個都有單獨的軟件，固化材料的光，以及可移動平臺和機械臂——用于拾取和放置組件。這允許多個打印頭協(xié)同工作來構(gòu)建包含多種材料的單層。 “這是一個非常聰明的解決方案。” Zhou說。

　　Jerry Qi和他的團隊用這款打印機成功地把一個發(fā)光二極管嵌入到一個塑料外殼中，在這個過程中內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和塑料外殼實現(xiàn)了同步打印。他們還在一塊橡膠材料的內(nèi)部打印了一層導(dǎo)電油墨，使其可以在拉伸扭曲的條件下傳導(dǎo)電流，展示了該技術(shù)在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用可能。

　　用新型3D打印機打印的一個輪子(左圖)和一根柔性導(dǎo)電帶。

　　來源：Craig Hamel and Conner Dunn

　　這臺樣機讓業(yè)內(nèi)的其他研究者躍躍欲試。“(在這之前)我們還在討論，想象這種設(shè)備。”澳大利亞伍倫貢大學(xué)(University of Wollongong)的材料工程師Geoff Spinks說。他還提到，這種可拉伸的電子器件可以應(yīng)用在小型柔性機器人領(lǐng)域，因為它們能夠提供現(xiàn)有工藝下的導(dǎo)線內(nèi)嵌式器件不具備的柔性。

　　Jerry Qi介紹說這臺打印機的制造主要由美國空軍資助，大約耗資35萬美元。他認為這臺打印機的首批用戶將會是航空公司，用來設(shè)計航空電子設(shè)備電路——它直接打印天線的能力能夠加速航空電子設(shè)備的原型設(shè)計流程。他預(yù)計這臺打印機的售價將在一百萬美元左右。

　　Spinks說這只是多材料打印機的前哨戰(zhàn)。他預(yù)計包含更多功能的設(shè)備將很快面市：“我覺得未來我們會(在同一設(shè)備上)有16種不同的打印頭，甚至更多�！�

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