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自從概念出現(xiàn)以來，3D打印就一直備受人們關(guān)注，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多，這也導(dǎo)致了對(duì)3D打印產(chǎn)品的要求也越來越高。
為了使3D打印成品的性能達(dá)到的預(yù)期效果，滿足其應(yīng)用環(huán)境的需求，人們便在打印的過程中嵌入碳等功能性材料來增加終成品的拉伸強(qiáng)度、導(dǎo)電性等特性，增加特性的程度取決于功能性材料的短纖維的方向性。
但此前的打印技術(shù)只能采用將碳等功能性材料的短纖維簡單地混入打印介質(zhì)中，然后與之一起被擠出的方式打印，這樣的方式使得功能性材料會(huì)以相對(duì)于彼此的隨機(jī)雜亂狀態(tài)存在，導(dǎo)致其增加性能的效果大大降低。
一直以來，這個(gè)問題困擾了很多3D打印廠商。
幸運(yùn)的是，在剛剛過去的1月5日，馬里蘭大學(xué)的工程師們?cè)凇禔dvanced Materials Technologies》雜志的頭版頭條上發(fā)表了一篇論文，宣布他們研發(fā)了一種新的可以"變形"的3D打印噴嘴，可以很好的解決以這一問題，論文的標(biāo)題為"MorphingNozzle 3D Printing: A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive Manufacturing"。
全新可變形的打印噴嘴
為了控制3D打印成品中的纖維排列方向，使打印產(chǎn)品的性能達(dá)到的預(yù)期效果，馬里蘭大學(xué)的助理教授兼實(shí)驗(yàn)室主任Ryan D. Sochol和他的團(tuán)隊(duì)成員們提出了一種可以變形的噴嘴。
Ryan Sochol表示，"當(dāng)使用變形噴嘴進(jìn)行3D打印時(shí)，動(dòng)力在于它們的側(cè)面制動(dòng)器，這些制動(dòng)器可以像氣球一樣充氣，以改變噴嘴的形狀，進(jìn)而改變纖維的方向。"
為了驗(yàn)證設(shè)想，研究人員將新興的"4D打印"引入了研究當(dāng)中。
4D打印與3D打印密切相關(guān)，指的是3D打印對(duì)象可以根據(jù)其所處環(huán)境(如溫度、濕度等)的改變自發(fā)的進(jìn)行重塑或轉(zhuǎn)換。
這種特征通常依賴于能夠同時(shí)進(jìn)行 "各向異性"膨脹的材料，即在不同方向上膨脹的程度不同，以及"各向同性"膨脹的材料，即在所有方向上膨脹程度相同，但如果想要從兩種特性之間切換就需要更換不同的打印材料。
在本研究中，研究人員研究了打印部件在浸入水中時(shí)如何膨脹，同時(shí)嘗試了是否可以通過使用變形噴嘴來改變膨脹行為。后研究人員得出結(jié)論，只需在3D打印過程中改變噴嘴的形狀，就可以使單一的打印材料在各向異性和各向同性膨脹之間轉(zhuǎn)換。
為了構(gòu)建變形噴嘴本身，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用了一種不同的3D打印技術(shù)，即PolyJet打印，其技術(shù)的成型原理與3DP有點(diǎn)類似，但噴射的不是粘合劑而是樹脂材料。
這種由UMD的Terrapin Works 3D打印中心提供的基于多材料噴墨的方法，使研究人員能夠用柔性材料為充氣側(cè)執(zhí)行器和形狀變化的中央通道進(jìn)行3D打印他們的噴嘴，而后又用剛性材料作為外殼和端口。
巨大轉(zhuǎn)折點(diǎn)
據(jù)了解，變形噴嘴的變形能力和在膨脹特性方面的均分能力并不僅限于4D打印，還可以用于3D打印來生產(chǎn)許多其他復(fù)合材料，例如定制它們的彈性、熱、磁或電性能。
“這款變形打印噴嘴為3D打印技術(shù)提供了新的可能性，這也會(huì)影響3D打印成品的性能。”Ryan Sochol對(duì)此表示。
目前，該團(tuán)隊(duì)正在探索如何利用他們的策略來實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，在這種應(yīng)用中，大量印刷品可以在來自身體的特定刺激下重塑形狀，這對(duì)于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是一個(gè)重要突破。
由于受限于材料的種類，很多產(chǎn)品無法通過3D打印實(shí)現(xiàn)，而如今借助這種可變形的打印噴嘴，我們可以生產(chǎn)出各種原材料，實(shí)現(xiàn)很多此前無法定制的產(chǎn)品，這對(duì)于3D打印領(lǐng)域是一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
材料的特性可以定制化，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大3D打印技術(shù)的運(yùn)用空間，使得3D打印技術(shù)給我們的生產(chǎn)、生活帶來更大的便利。
(原標(biāo)題：巨大轉(zhuǎn)折點(diǎn)！全新可變形的噴嘴解決3D打印原材料特性難題)
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