新型多材料3D打印頭研制成功

　　3D打印是生產輕質結構、柔性機器人和靈活電子設備的一次革命，但在打印復雜的多材料整合產品方面還很困難。最近，美國哈佛大學科學家設計了一種新型多材料打印頭，能混合并打印濃縮的、有粘彈性的“墨水”材料，在打印過程中能同時控制成分和幾何形狀。打印頭通過一種主動混合、快速切換的噴嘴，在運行中改變材料成分，為全3D打印的可穿戴設備和電子設備鋪平了道路。

　　 要打印一個既包含能隨膝蓋一起運動的柔軟材料，又包含堅硬電子元件的設備，理想的3D打印機要能從柔軟材料無縫過渡到堅硬材料，將不同電導率、不同電阻的墨水達成電路，并能在各種墨水之間精確切換，而且在執行所有這些任務時不間斷——這種在打印產品中整合不同材料和性質的能力，是3D打印的下一個前沿。這項研究由哈佛大學約翰·波爾森工程與應用科學學院（SEAS）仿生工程教授詹妮弗·劉易斯負責。據研究人員介紹，打印多種材料的基礎是混合復雜液體，以往大部分方法是被動的，即讓兩股液體擴散混合，對高粘度液體，尤其在容積小、時間短的情況下很難奏效。他們設計了一種主動混合多材料打印頭，微噴嘴內有一種旋轉推進器，能有效混合多種復雜液體。

　　 論文第一作者、哈佛大學韋斯研究所博士后研究員托馬斯·奧博說：“實驗證明，主動式微流混合器能混合多種材料。”他們據此造出的混合打印頭，能打印包含多種材料的三維圖案。比如能把彈性硅酮無縫打印到由軟區和硬區組成的梯度結構中，這種結構在靈活電子設備、可穿戴設備中有大量應用。還能打印反應性材料，如AB膠（兩部分環氧樹脂），當兩部分結合時會迅速變硬。此外，還能將導電和電阻墨水按需混合，在3D打印物體中嵌入電路。

　　 相關論文發表在最近的美國《國家科學院院刊》上。

　　 總結

　　 電腦配的打印機，一開始是針式——針頭隔著色帶在白紙上敲出許多點；后來噴墨打印機問世，幾種墨盒的顏色可以混出真彩色，終于能作畫了。3D打印機剛發明不久，干的活兒還稍顯簡單；這次研發的新型號就能“綿里藏針”地噴塑出復雜結構了。未來的改進，將讓3D打印機真正具備雕刻師和工藝師的本事。