2021年1月7日
马里兰州大学（UMD）的工程师已经创造了一种新的形状变化或“变形”3D打印喷嘴，它在1月第五次期刊中被称为正面先进材料技术。亚博网站下载
该团队的变形喷嘴为研究人员提供了新的3D印刷“纤维填充复合材料” - 由短纤维组成的材料，这些材料促进了传统的3D印刷部件上的特殊性能，例如增强零件强度或导电性。亚博网站下载
挑战是这些属性基于短纤维的方向或“取向”，这在3D打印过程中难以控制，直到现在。
“当使用变形喷嘴进行3D打印时，动力就在它们的侧面驱动器上，驱动器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。”Ryan Sochol是一位助理机械工程助理教授，也是美国UMD A. James Clark工程学院的BioinSpired Advanced Manufformant（BAM）实验室主任。
为了展示他们的新方法，研究人员将目光投向了新兴的“4D打印”应用。“4D打印是指相对新的3D打印对象的概念，可以根据其环境重塑或转换为”该研究的合著者、密歇根大学机械工程教授大卫·比吉奥说。
“在我们的工作中，我们看着在水中淹没时的印刷部件如何膨胀，而且，如果我们可以使用我们的变形喷嘴改变肿胀行为。”
4D打印技术的最新进展依赖于材料既能“各向异性”膨胀，也能“各向同性”膨胀，即亚博网站下载在各个方向都能膨胀。不幸的是，在这些条件之间转换通常需要研究人员打印多种不同的材料。亚博网站下载
“令人兴奋的是发现我们可以通过在3D打印过程中改变喷嘴的形状，使单一印刷材料在各向异性和各向同性肿胀之间过渡。该研究的领导作者表示，Connor Armstrong。Armstrong作为他在UMD的女士论文研究的一部分中开发了这种方法。
“重要的是，喷嘴的变形能力和在膨胀性能方面的得分并不局限于4D打印，”学习合作和最近毕业的机械工程本科生诺亚托德。“我们的方法可以应用于许多其他复合材料以定制其弹性，热，磁性或电气性能。”亚博网站下载
有趣的是，为了构建变形喷嘴本身，该团队实际上转向不同的3D打印技术，称为“多角形印刷”。
通过UMD的Terrapin Works 3D印刷机提供的基于多材料的喷墨的方法允许研究人员用柔性材料为可充气侧致动器和形状变形的中央通道进行3D打印喷嘴，而是用于外壳的刚性材料和亚博网站下载访问端口。
“使用多材料多胶3D打印使我们能够使用操作功率范围或一组压力幅度设计喷嘴，这些压力大本值可以在基本上进行任何研究实验室，”该学习共同作者和机械工程博士候选人Abdullah Alsharhan。
在这种新方法的一个应用中，该团队正在探索使用他们的策略来实现生物医学应用，在这种应用中，批量打印的物体可以在来自身体的特定刺激存在的情况下重塑。
该团队还在与几个国防部实验室讨论使用变形喷嘴来支持国防武器和其他军事系统的生产。
“通过为三维打印纤维填充的复合材料提供具有可进入方式的研究人员，随需按需控制其纤维方向，因此，它们的最终性能，”亚博网站下载Sochol说，“这项工作打开了用于3D打印的新应用的门，这些应用程序利用这些独特的材料属性和它们使能的独特功能。”
来源:https://www.umd.edu/