哈佛研究團(tuán)隊(duì)展示一種可以顯著加快3D打印速度的技術(shù)

幾個(gè)月前，哈佛大學(xué)Wyss研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種工程解決方案SWIFT，該解決方案致力于使3D打印的器官更加可行。有了它，研究人員便能夠制造出可同步搏動(dòng)七天的合成可灌注心臟組織�，F(xiàn)在，同一團(tuán)隊(duì)在3D打印領(lǐng)域又取得了新的進(jìn)展。

Wyss研究所的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，該技術(shù)顯然可以顯著加快復(fù)雜的3D打印物體的制造速度。這項(xiàng)技術(shù)被稱(chēng)為多材料多噴嘴3D打印（MM3D），它使用高速壓力閥在八種不同的打印材料之間無(wú)縫切換，以創(chuàng)建復(fù)雜的形狀和對(duì)象。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，每個(gè)閥門(mén)“每秒可以切換材料的速度高達(dá)50次，這比肉眼所見(jiàn)要快，或與蜂鳥(niǎo)拍打翅膀一樣快�！�

隨后，這將加快打印過(guò)程。該團(tuán)隊(duì)聲稱(chēng)，MM3D僅需要使用傳統(tǒng)方法（包括用單噴嘴和大型多噴嘴打印頭）來(lái)創(chuàng)建此類(lèi)對(duì)象的時(shí)間的一小部分。

該論文的共同第一作者M(jìn)ark Skylar-Scott評(píng)論了該團(tuán)隊(duì)的工作，他表示：

“ MM3D將多噴嘴陣列與能夠在多種墨水之間快速切換的能力有效地消除了切換打印頭所浪費(fèi)的時(shí)間，并有助于將縮放定律從立方減小到線性，因此您可以更快地打印多材料的周期性3D對(duì)象�！�

該技術(shù)的關(guān)鍵要素是一組Y形連接點(diǎn)，這些連接點(diǎn)經(jīng)過(guò)精確調(diào)整以防止打印過(guò)程中墨水混合或倒流。對(duì)于打印大型對(duì)象，可以將這些結(jié)點(diǎn)多路復(fù)用。具體地說(shuō)，這種快速的單向連續(xù)墨水流可以使用有機(jī)硅、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂或生物墨水等反應(yīng)性材料來(lái)精確構(gòu)造復(fù)雜的零件。

Skylar-Scott的團(tuán)隊(duì)通過(guò)打印Miura折紙結(jié)構(gòu)展示了MM3D技術(shù)。該結(jié)構(gòu)由剛性的“面板”部分與高度柔性的“鉸鏈”部分連接而成。與傳統(tǒng)方法需要大量時(shí)間及多層化處理不同，“ MM3D打印頭能夠通過(guò)使用八個(gè)噴嘴連續(xù)擠出兩種交替的環(huán)氧樹(shù)脂油墨，在一步之后連續(xù)打印兩個(gè)剛度相差四個(gè)數(shù)量級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂油墨，從而一步一步打印整個(gè)對(duì)象。”

研究人員還使用MM3D來(lái)打印行走的“由機(jī)械臂和軟彈性體組成的、呈千足蟲(chóng)狀的軟體機(jī)器人”。令人印象深刻的是，“該機(jī)器人能夠以每秒近半英寸的速度移動(dòng)，同時(shí)承載的重量是其自身重量的八倍，并且可以與其他機(jī)器人連接以承載更重的負(fù)載�！�

當(dāng)前，MM3D只能打印周期性的、有圖案的對(duì)象。但是Wyss的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，隨著進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和研究，該團(tuán)隊(duì)將允許該過(guò)程在一個(gè)步驟中創(chuàng)建甚至更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)�？偠�言之，Wyss的創(chuàng)始董事Donald Ingber看到了制造業(yè)技術(shù)的潛力，并指出“這一新進(jìn)展[MM3D]有望大大改善這一令人振奮領(lǐng)域的創(chuàng)新步伐�！�

該研究發(fā)表在《自然》雜志上。