工程師開發用于3D打印設備的多材料纖維墨水

麻省理工學院研究人員開發的一種新方法使用標準的3D打印機來生產功能正常的設備，這些設備中已經嵌入了電子設備。這些設備由包含多種互連材料的纖維制成，這些材料可以照亮，感知周圍環境，存儲能量或執行其他操作。

麻省理工學院的博士生加布里埃爾·洛克(Gabriel Loke)，約翰·約翰·安諾普洛斯(John Joannopoulos)教授和尤爾·芬克(Yoel Fink)教授以及麻省理工學院和其他四所大學的一篇論文在《自然通訊》雜志中描述了這種新的3-D打印方法。

該系統利用配備了特殊噴嘴和新型長絲的傳統3-D打印機來代替通常的單材料聚合物長絲，該聚合物單絲通常在從打印機噴嘴中擠出之前會完全熔化。研究人員的新型長絲具有復雜的內部結構，該內部結構由以精確配置排列的不同材料組成，并被外部的聚合物包層包圍。

在新的打印機中，噴嘴在較低的溫度下工作，并且將細絲拉過較快的傳統打印機，因此只有其外層部分熔融。內部保持涼爽和堅固，其嵌入式電子功能不受影響。這樣，表面剛好融化，使其在打印過程中牢固地粘附到相鄰的細絲上，從而形成堅固的3-D結構。

燈絲中的內部組件包括用作導體的金屬線，可用于控制主動功能的半導體以及防止線彼此接觸的聚合物絕緣體。作為演示，該團隊使用包含發光和光檢測電子器件的燈絲為模型飛機印制了機翼。這些組件可能會揭示出可能會形成的任何細微裂紋的形成。

雖然模型機翼中使用的細絲包含八種不同的材料，但洛克表示，原則上它們可以包含更多的材料。他說，在完成這項工作之前，“仍然沒有一種能夠在一個平臺上沉積金屬，半導體和聚合物的打印機，因為打印每種材料需要不同的硬件和技術。”

Loke說，這種方法的速度是目前任何其他制造3D裝置的方法的三倍，并且與所有3-D打印機一樣，在可生產的形式種類方面比典型的制造方法具有更大的靈活性。 。他說：“對于3D打印而言，這種方法能夠構建任何自由形狀的設備，這是迄今為止其他任何方法都無法實現的。”