新3D打印平台，如何多材料螺旋打印？

文/陈根

螺旋结构在自然界中无处不在，并可实现独特的机械性能和多功能。在自然界中，螺旋结构所具有的独特机械性能带给了科学家们无数的启发。新型的旋转多材料3D打印技术在《Nature》上发表。

到目前为止，模拟这些自然系统的合成结构已经可以通过缠绕、扭曲和编织单个细丝、微流体、自成型等方法制造出来。然而，这些制造方法无法在构建多材料的同时绘制任意2D或3D图案。

现在，哈佛大学研究人员报告了一个旋转多材料3D打印(RM-3DP)平台，该平台能够对方位异质结构细丝的局部方向进行亚体素控制。

通过控制角速度与平动速度的比值连续旋转多材料喷嘴，研究人员创建了具有可编程螺旋角、层厚度和给定圆柱体素内几种材料之间的螺旋细丝。并利用这种集成方法，制造了由高保真度的螺旋介电弹性体驱动器和嵌入介电弹性体基质中的可单独寻址的导电螺旋通道组成的功能性人造肌肉。

另外，研究团队还制造了分层晶格，利用结构化的螺旋支柱在柔性框架中嵌入刚性弹簧，为仿生多功能材料开辟了新途径。运用这一方法，研究团队能够在材料细丝内部制造具有螺旋形状的亚结构，将现有的打印细节拓展到了比“体素”更小的细节结构，从而赋予打印细丝更多的结构性功能。

基于这样的3D打印平台，3D打印水平还将向更精细的方向发展。可以说，3D打印技术承载了人们对未来制造模式的想像，是数字时代人类技术积累到一定阶段所孕育出来的新技术。在未来，传统制造的物理限制和空间限制将不再那么重要，设计、生产将更加扁平化、更加开放。