“变形” 3D打印机喷嘴可实现复杂的新创作

变形喷嘴的作用，3D打印纤维填充的复合材料并按需控制纤维排列

研究表明，一种新的可变形的3D打印机喷嘴可以实现具有独特材料特性的复杂作品。

马里兰大学（UMD）的工程师创造了“变形”喷嘴，该喷嘴提供了印刷纤维填充复合材料的新方法。该材料由短纤维制成，可提高传统印刷部件的性能，例如增强的强度或导电性。

研究人员说，挑战在于这些特性是基于短纤维的取向而来的，这在印刷过程中以前是很难控制的。

UMD机械工程师说：“当使用变形喷嘴进行3D打印时，动力就在它们的侧面致动器上，它们可以像气球一样膨胀，以改变喷嘴的形状，进而改变纤维的方向。”

为了证明他们的新方法，研究人员专注于“ 4D打印”应用程序–创建可以根据环境重塑或变形的3D打印对象。

“在我们的工作中，我们研究了浸入水中的印刷件如何膨胀，特别是，是否可以使用变形喷嘴改变膨胀特性，”合著者David Bigio说。

4D打印的最新进展依赖于能够“各向异性”膨胀（在一个方向上比另一个方向溶胀更多）以及“各向同性”膨胀（在所有方向上都相同溶胀）的材料。但是，在这些条件之间进行切换通常需要研究人员使用多种不同的材料进行打印。

主要作者康纳·阿姆斯特朗（Connor Armstrong）说：“令人兴奋的发现是，仅通过在3D打印过程中改变喷嘴的形状，我们就可以使一种印刷材料在各向异性和各向同性溶胀之间过渡。”

共同作者Noah Todd说：“重要的是，喷嘴在溶胀特性方面变形和使得分均匀的能力不仅限于4D打印。” “我们的方法可以应用于3D打印许多其他复合材料，以自定义其弹性，热，磁或电特性。”

为了构建变形喷嘴本身，该团队使用了另一种称为Polyjet打印的3D打印技术。这种基于多材料喷墨的方法使研究人员可以使用柔性材料（用于充气侧致动器和可变形的中央通道）以及刚性材料（用于外壳和检修口）3D打印喷嘴。

该小组正在探索使用新技术来批量打印可能改变体内形状的生物医学对象的方法。该小组还正在与美国国防部讨论使用变形喷嘴来支持武器生产的问题。