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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

2019-11-18 8:49:54 点击:

    据了解,几个月前,哈佛大学Wyss研究所的一个团队开发了一种工程解决方案SWIFT,该解决方案致力于使3D打印的器官更加可行。有了它,研究人员便能够制造出可同步搏动七天的合成可灌注心脏组织。现在,同一团队在3D打印领域又取得了新的进展。

    Wyss研究所的研究人员已经开发出一种技术,该技术显然可以显著加快复杂的3D打印物体的制造速度。这项技术被称为多材料多喷嘴3D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对象。根据该团队的说法,每个阀门“每秒可以切换材料的速度高达50次,这比肉眼所见要快,或与蜂鸟拍打翅膀一样快。”
   随后,这将加快打印过程。该团队声称,MM3D仅需要使用传统方法(包括使用单喷嘴和大型多喷嘴打印头)来创建此类对象的时间的一小部分。该论文的共同第一作者Mark Skylar-Scott评论了该团队的工作,他表示:
    “ MM3D将多喷嘴阵列与能够在多种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,并有助于将缩放定律从立方减小到线性,因此您可以更快地打印多材料的周期性3D对象。”

    该技术的关键要素是一组Y形连接点,这些连接点经过精确调整以防止打印过程中墨水混合或倒流。对于打印大型对象,可以将这些结点多路复用。具体地说,这种快速的单向连续墨水流可以使用有机硅、聚氨酯、环氧树脂或生物墨水等反应性材料来精确构造复杂的零件。
    Skylar-Scott的团队通过打印Miura折纸结构展示了MM3D技术。该结构由刚性的“面板”部分与高度柔性的“铰链”部分连接而成。与传统方法需要大量时间及多层化处理不同,“ MM3D打印头能够通过使用八个喷嘴连续挤出两种交替的环氧树脂油墨,在一步之后连续打印两个刚度相差四个数量级的环氧树脂油墨,从而一步一步打印整个对象。”
    研究人员还使用MM3D来打印行走的“由机械臂和软弹性体组成的、呈千足虫状的软体机器人”。令人印象深刻的是,“该机器人能够以每秒近半英寸的速度移动,同时承载的重量是其自身重量的八倍,并且可以与其他机器人连接以承载更重的负载。”
    当前,MM3D只能打印周期性的、有图案的对象。但是Wyss的团队认为,随着进一步的开发和研究,该团队将允许该过程在一个步骤中创建甚至更复杂的结构。总而言之,Wyss的创始董事Donald Ingber看到了制造业技术的潜力,并指出“这一新进展[MM3D]有望大大改善这一令人振奋领域的创新步伐。”
该研究发表在《自然》杂志上。