光动力机械臂提高了3D打印的可操做性

西北大学（Northwestern University）的一个研究小组开发了一种利用光来提高3D打印速度和精度的方法。这种方法采用光激活的机械臂，其与液态光聚合物配对。该系统可以确保利用3D打印技术在建造3D结构时的机械自由度，即旋转或扩张每个打印层的能力。

更传统的3D打印流程可复制一个数字设计模型，这个模型被分隔成多个层;每一层都以向上构建的模式进行打印和组装，以构建完整的3D结构。它能够一层一层的操作原始结构的设计并且旋转3D打印的方向，而无需重新创建模型。这使研究人员能够打印更复杂的结构并在整个过程中具有更大的灵活性。西北大学McCormick工程学院机械工程学副教授、该研究负责人Cheng Sun介绍这个团队的结果优于传统3D打印的简单复制设计模型。Sun说："现在，我们有一个动态过程，它使用光来组装所有层，具有高度的自由度可在运转中移动每一层。

西北大学开发的动态3D的打印方法使用光线和高精度机器人手臂打印各种3D结构。图中显示一个双螺旋结构。西北大学供图。

在这个过程中，正如西北大学团队所证明的，高精度机器人从液体树脂容器中提取复杂的3D结构。研究人员说，与传统印刷工艺相比，机器人的特点是增强的几何复杂度、效率和质量。机械臂可以改变打印过程的方向并影响3D结构完成的方式。"我们正在用光来操作制造过程，"Sun说。"液体聚合物上的光照会导致液体交联或聚合，从而将液体转化为固体。这有助于提高 3D 打印流程的速度和精度，这是传统3D打印面临的两大挑战。这个过程是连续的，不会在系统执行过程中发生层与层之间的中断;研究人员展示了在大约2分钟内打印4000层的能力。Sun说由于普适的印刷方法与多种不同材料兼容，包括多种不同材料结合使用，他希望制造业能受益于这个新方法。

这座小小的埃菲尔铁塔采用一种新的动态3D打印方法制作，能够动态改变印刷方向。打印路径显示在右侧。西北大学供图。

研究人员利用3D打印技术制作了一个定制的血管支架;其由两种不同材料（一种硬材料和一种软材料）制成的软充气夹持器，一个双螺旋，甚至是一个小小的埃菲尔铁塔。Sun说该工艺还可应用于其它增材和传统的减法工艺制造方法，从而将两种工艺桥接在一起建立混合式3D打印的方法。这项研究得到了National Institutes of Health 和 National Science Foundation的支持。

这项研究发表在《Advanced Materials》上。（www.doi.org/10.1002/adma.202005672）

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