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問題：他們共同設(shè)計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。為了實現(xiàn)這一目標，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)。他們打印了幾個零件來展示這項技術(shù)的性能：這些零件顯然可以獨立站立——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)，例如可能耗時的后處理，這會延長整個制造流程。這包括去除打印支撐、清洗零件以及必要時進行退火。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，仍有改進空間。此外，創(chuàng)建這些支撐并非易事，因為材料的特性使得在固化前難以保持其結(jié)構(gòu)。而這正是這項新研究的意義所在。

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，因此會使自支撐結(jié)構(gòu)的制造變得復(fù)雜。我們實驗室的激光加工設(shè)備可以直接打印熱固性油墨材料，從而實現(xiàn)油墨的即時固化。

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，因為樹脂可以立即硬化——例如，無需將打印平臺浸入儲液罐中，也無需將液滴噴灑到打印平臺上。此外，該技術(shù)無需打印支撐結(jié)構(gòu)：研究人員能夠進行“空中打印”。

研究人員解釋的另一個優(yōu)勢是，該工藝可以對材料的機械和電學(xué)性能進行編程。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。”

3D打印部件示例

該團隊利用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器人。

吳德志總結(jié)道：“我們現(xiàn)在計劃建立一個強大的3D打印平臺，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、有機芯片等工業(yè)應(yīng)用的最佳打印參數(shù)。

編譯整理：3dnatives