三的部落 3D部落 1月9日

马里兰大学(UMD)的工程师们开发了一种新的可以"变形"的3D打印喷嘴，并在1月5日出版的《Advanced Materials Technologies》杂志上作为头版头条发表。

该团队的变形喷嘴为研究人员提供了3D打印"纤维填充复合材料"的新手段，这种材料由短纤维组成，可以提高传统3D打印部件的特殊性能，如增强部件强度或导电性。现在面临的难题是，这些性能都是基于短纤维的方向性，直到现在，在3D打印过程中还很难准确控制。

"当使用变形喷嘴进行3D打印时，动力在于它们的侧面致动器，这些致动器可以像气球一样充气，以改变喷嘴的形状，进而改变纤维的方向，"UMD的助理教授兼实验室主任Ryan Sochol说。

为了验证他们的新方法，研究人员将目光投向了新兴的"4D打印"应用。4D打印是相对较新的概念，即3-D打印对象可以根据其环境进行重塑或转换，在本研究中，研究人员研究了打印部件在浸入水中时如何膨胀，并验证了是否可以使用变形喷嘴改变这种膨胀行为。

4D打印的最新进展依赖于能够同时进行 "各向异性"膨胀的材料，即在一个方向上比另一个方向上膨胀更多，以及"各向同性"膨胀，即在所有方向上膨胀相同。不幸的是，在这些条件之间切换通常需要研究人员用多种不同的材料进行打印。

马里兰大学的研究人员发现，只需在3D打印过程中改变喷嘴的形状，就可以使单一的打印材料在各向异性和各向同性膨胀之间转换。"重要的是，喷嘴的变形能力和在膨胀特性方面的均分能力并不限于4D打印，"研究者Noah Todd说。"我们的方法可以应用于3D打印许多其他复合材料，例如定制它们的弹性、热、磁或电性能。"

为了构建变形喷嘴本身，该团队采用了一种不同的3D打印技术，即PolyJet打印。这种由UMD的Terrapin Works 3-D打印中心提供的基于多材料喷墨的方法，使研究人员能够用柔性材料为充气侧执行器和形状变化的中央通道进行3D打印他们的喷嘴，而后又用刚性材料作为外壳和端口。

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下重塑形状。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和其他军事系统的武器生产。

论文标题为《MorphingNozzle 3D Printing: A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive Manufacturing》。（来源：科技报告与资讯  如有侵权，请及时联系删除）