中國(guó)粉體網(wǎng)訊  明尼蘇達(dá)大學(xué)(University of Minnesota)的研究人員報(bào)告了一種新的3D打印方法，叫做自適應(yīng)3D打印，用于在移動(dòng)的自由曲面上制造多功能設(shè)備(Advanced Materials：“在移動(dòng)的自由曲面上進(jìn)行3D打印功能材料和生物材料”)。

其目的是建立一個(gè)自動(dòng)的工作流程，只需最少的人工干預(yù)，并且無(wú)需連接到微制造設(shè)施即可根據(jù)環(huán)境情況進(jìn)行打印處理。

具體地說(shuō)，該方法將閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)集成到基于擠壓的小型便攜式3D打印機(jī)上。

上圖所示為制造過(guò)程:目標(biāo)表面的幾何信息首先通過(guò)結(jié)構(gòu)光掃描器(圖1a)以密集點(diǎn)云的形式獲得。

然后將采樣的幾何信息與目標(biāo)表面的剛體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)估計(jì)（圖1b）相結(jié)合，并將其作為一個(gè)整體，反饋給運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行自適應(yīng)3D打印。

在打印過(guò)程中，首先將自動(dòng)拾取和放置在目標(biāo)表面上的分立電子元件（如表面安裝的LED）（圖1c）。

功能墨水，如導(dǎo)電墨水和絕緣墨水，直接打印到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)表面，以創(chuàng)建電子電路(圖1d)。印刷設(shè)備最終在室溫下干燥，由無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)供電(圖1e)。

為了演示導(dǎo)電墨水在無(wú)線(xiàn)電子設(shè)備中的性能，研究人員制造了感應(yīng)線(xiàn)圈來(lái)自動(dòng)為拾取和放置的LED供電（圖2a），圖2b顯示了最終設(shè)備的圖像。 無(wú)線(xiàn)設(shè)備是逐層制造的，由底部的感應(yīng)線(xiàn)圈，中間的絕緣層，頂部的交叉導(dǎo)電線(xiàn)路組成，表面安裝的LED作為電路的電氣負(fù)載。

該研究小組還演示了如何在人手上制造無(wú)線(xiàn)供電設(shè)備和無(wú)線(xiàn)濕度傳感器，方法是通過(guò)3D打印一種新型的功能性、快速干燥的墨水，這種墨水具有很高的導(dǎo)電性、室溫可加工性和靈活性。

該團(tuán)隊(duì)未來(lái)的研究將集中在以下方面：1）優(yōu)化自適應(yīng)打印系統(tǒng)，減少打印時(shí)間，提高精細(xì)和更復(fù)雜電子產(chǎn)品的打印保真度; 2）將多功能電子元件集成在用于活性生物機(jī)器接口的無(wú)線(xiàn)供電設(shè)備中; 3）將濕度傳感器優(yōu)化為汗水傳感器，用于無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)體力消耗或壓力水平; 4）印刷基因校正細(xì)胞的分層結(jié)構(gòu)作為皮膚替代品，用于改善傷口愈合的體內(nèi)研究; 5）將自適應(yīng)打印技術(shù)應(yīng)用于昆蟲(chóng)和動(dòng)物身上，大規(guī)模生產(chǎn)半機(jī)械機(jī)器人，作為生態(tài)系統(tǒng)中的自分布式數(shù)據(jù)采集器。

研究人員在報(bào)告中總結(jié)道:“總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)將各種高質(zhì)量的電氣和生物材料與適應(yīng)性3D打印平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，可以為可穿戴設(shè)備行業(yè)、生物和生物醫(yī)學(xué)研究、健康狀況的研究和處理造出新的可能性。”

文章來(lái)自nanowerk網(wǎng)站，原文題目為：Adaptive 3D printing for the fabrication of multifunctionaldevices on moving freeform surfaces，由材料科技在線(xiàn)匯總整理。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）