如果樹脂打印工藝能夠消除支撐結(jié)構(gòu)的需求，從而簡化制造流程，那會(huì)怎樣？廈門大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校的研究人員正在探索這個(gè)問題：他們共同設(shè)計(jì)了一種無需額外支撐結(jié)構(gòu)即可利用熱固性材料制造零件的新方法。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們采用了一種“直接墨水書寫”技術(shù)，并結(jié)合了激光固化系統(tǒng)。他們打印了幾個(gè)零件來展示這項(xiàng)技術(shù)的性能：這些零件顯然可以獨(dú)立站立——但它們是否同樣經(jīng)久耐用，還有待觀察。

雖然許多用戶被樹脂3D打印的高精度所吸引，但它仍然存在一些挑戰(zhàn)，例如可能耗時(shí)的后處理，這會(huì)延長整個(gè)制造流程。這包括去除打印支撐、清洗零件以及必要時(shí)進(jìn)行退火。盡管一些制造商正在努力減少這些限制，但這在市場上尚未普及，仍有改進(jìn)空間。此外，創(chuàng)建這些支撐并非易事，因?yàn)椴牧系奶匦允沟迷诠袒半y以保持其結(jié)構(gòu)。而這正是這項(xiàng)新研究的意義所在。

該技術(shù)使用能夠直接固化材料的激光。

吳德志是這項(xiàng)研究論文的第一作者。她解釋說：“熱固性材料（例如硅膠）廣泛應(yīng)用于工程和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。然而，它們的3D打印工藝存在固化時(shí)間過長的問題，并且由于支撐結(jié)構(gòu)在固化前容易下垂和坍塌，因此會(huì)使自支撐結(jié)構(gòu)的制造變得復(fù)雜。我們實(shí)驗(yàn)室的激光加工設(shè)備可以直接打印熱固性油墨材料，從而實(shí)現(xiàn)油墨的即時(shí)固化。

因此，研究人員使用激光直接固化剛從注射器中流出的材料。這種方法加快了打印過程，因?yàn)闃渲梢粤⒓从不?/span>——例如，無需將打印平臺(tái)浸入儲(chǔ)液罐中，也無需將液滴噴灑到打印平臺(tái)上。此外，該技術(shù)無需打印支撐結(jié)構(gòu)：研究人員能夠進(jìn)行“空中打印”。

研究人員解釋的另一個(gè)優(yōu)勢是，該工藝可以對材料的機(jī)械和電學(xué)性能進(jìn)行編程。吳德志表示：“3D打印結(jié)構(gòu)的性能是可編程的。例如，可以通過調(diào)整打印參數(shù)來改變局部機(jī)械剛度和導(dǎo)電性，從而使不同區(qū)域更柔韌或更剛硬，導(dǎo)電性也更高或更低?！?/span>

3D打印部件示例

該團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)制作了多種結(jié)構(gòu)，以展示其技術(shù)的潛力。這些結(jié)構(gòu)包括柔性傳感器、可拉伸電子元件和磁性機(jī)器人。

吳德志總結(jié)道：“我們現(xiàn)在計(jì)劃建立一個(gè)強(qiáng)大的3D打印平臺(tái)，用于制造柔性多功能器件。我們還將拓展可打印油墨的種類，并研究適用于柔性電子、有機(jī)芯片等工業(yè)應(yīng)用的最佳打印參數(shù)。

編譯整理：3dnatives