3D打印技術參考注意到，在生產速度上，研究人員結合增材制造精度和傳統成型速度，將具有大量鑄模填充的物體的生產速度提高10到20倍；在孔隙降低方面，研究人員通過真空輔助擠壓技術，將大型3D打印聚合物部件內部孔隙率降低高達75%；在變色CLEC材料3D打印方面，研究人員開發了一種全新的打印概念實現了變色3D打印；在材料選擇上，研究人員利用剛性材料和柔性材料相結合的方法實現了兼具強度和塑性的超材料；在微觀結構上，研究人員實現了3D打印單晶微觀結構，打印出超導高溫材料。

結合增材制造精度和傳統成型速度

提高3D打印生產速度

約翰·霍普金斯大學研究團隊近日研究了一種新型混合成型-增材制造方法（HyFAM），該方法將增材制造的精度與傳統成型技術的速度相結合，改善了3D打印的生產速度。對于不需要精細細節的塊狀部件，研究人員采用類似鑄造的工藝進行樣品的制備，而對于外表面等細節區域，研究人員則采用傳統的3D打印技術。這樣一來，具有大量鑄模填充的物體的生產速度就被提高到了1020，而對于細節要求豐富的打印件，生產速度也被提高了大約兩倍。這種方法有效地避免了某些部件中僅需部分精確打印時的產生的低效率現象。

該團隊的研究人員使用了硅膠、陶瓷、金屬、環氧樹脂、水泥、粘土和巧克力等各種材料測試了HyFAM方法的可行性。這個過程中他們仔細控制了材料流動和稠度，確保了均勻填充，同時通過幫助打印件均勻粘合的方式解決了常見的3D打印問題。

HyFAM方法在大規模定制場景中具有很大的必要性，對于內部特征較大且特征尺寸差異很大的零件來說，僅依靠增材制造小型噴嘴的制備速度過慢，為生產帶來極大的障礙。一個物體中既有細節部分，也有非細節部分，雖然HyFAM方法不適用于高度復雜的均勻物體，但該團隊通過嘗試不同的材料組合后擴展了這種方法的功能，并拓展了其在建筑、軟體機器人等行業的潛在應用。

降低孔隙率

實現更堅固的大型3D打印

橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員通過一種真空輔助擠壓技術，可將大型3D打印聚合物部件內部孔隙率降低高達75%，解決了大幅面增材制造（LFAM）內部孔隙影響打印部件的結構完整性的重大限制，這一技術的出現代表著在克服大規模3D打印面臨的關鍵技術挑戰方面取得了重大進展。通過解決孔隙率問題，該技術可以幫助提高工業應用中大型打印部件的強度、耐用性和性能，有望提升LFAM技術在航空航天、汽車和國防工具領域的應用。

纖維增強材料因其高剛度和低熱膨脹性常用于LFAM，但其通常存在孔隙，影響最終部件的質量。該技術在擠出過程中集成了一個真空料斗，用于去除纖維增強材料中的滯留氣體。測試表明，無論纖維含量如何變化，新系統都能將孔隙率降低到2%以下。

利用這項技術，不僅解決了大規模聚合物打印中孔隙率的問題，還為制造更堅固的復合材料鋪平了道路，這對于LFAM行業來說是一個重大的飛躍。目前的實施方案旨在用于材料的批量處理。但ORNL已經開發出一種連續沉積系統概念，并將在未來的研究項目中進行探索。

變色彈性體

CLCE材料的新型3D打印技術

賓夕法尼亞大學的一個研究小組開發了一種在3D打印中處理膽甾相液晶彈性體（CLCE）的新方法。該材料是一種柔軟的橡膠狀材料，可根據機械應力改變顏色，在傳感器技術、機器人技術、醫療技術和交互式顯示等領域具有廣闊的應用前景。但CLEC前體具有高粘性，因此3D加工迄今為止一直是一個挑戰。通過同軸直接墨水寫入（DIW），CLCE能夠被轉化為復雜的3D幾何形狀，且不會損失其光學特性。

Alicia Ng博士與研究團隊共同開發了一種全新的打印概念，即CLCE材料通過一層透明的硅膠外殼包裹作為其結構核心支架，使其能夠保留CLCE的變色特性，同時提供必要的結構強度來支撐復雜的3D設計。這項3D打印技術不僅可以實現有針對性的成型，還可以將變色特性融入到可持續的復雜結構中，是一項對各個行業都具有技術潛力的進步。

3D打印超材料

兼具強度和延展性

麻省理工學院(MIT)的研究人員開發出一種利用3D打印技術生產既堅固又具有極佳的延展性超材料的新方法。他們從水凝膠的結構中汲取靈感，將烯酸基聚合物制成的剛性支撐結構和柔性卷曲網絡結構組合，并采用雙光子光刻技術在一次打印過程中完成，為超材料開辟新的領域。

這種新開發的超材料可拉伸至其長度的三倍，通過拉伸過程中剛性結構和柔性結構之間的相互作用，增加機械纏結和能量分布，從而提高了結構完整性，比由相同基底材料制成的傳統網格超材料的拉伸性能高出十倍。通過有針對性地排列“缺陷”，可以進一步提高能量吸收率，抑制裂紋擴展。

這種方法在抗撕裂紡織品、柔性電子外殼或用于組織再生的生物相容性支架方面具有潛在應用。從長遠來看，該技術可以轉移到陶瓷或金屬材料上，賦予它們新的機械性能。

3D打印與超導相結合

生產單晶高溫超導體的新方法

美國西北大學的一個研究團隊與費米實驗室合作，開發了一種利用3D打印技術生產陶瓷高溫超導體的新方法。該工藝實現了單晶微觀結構，而此前只有通過傳統的制造工藝才能實現這種結構，這項新技術將實現新的磁體設計，從而提高性能，甚至有可能生產新一代超導射頻腔，標志著超導材料在復雜幾何結構中的應用邁出了重要的一步。

這種方法采用了兩階段工藝。首先，采用增材制造工藝生產由釔鋇銅氧化物制成的陶瓷結構。然后進行頂部種子熔體生長工藝，在該工藝中施加釹鋇銅氧化物單晶種子，選擇性熔化該組件并緩慢冷卻。這種受控的重結晶使整個組件的晶體結構與種子對齊，從而形成幾乎單晶的結構。從長遠來看，該工藝為制造更大、更高效的超導元件開辟了新的可能性，可用于粒子物理及其他領域。進一步的研究將探索如何同時使用多個原子核來疊加生成大體積的單晶結構。

注：本文由3D打印技術參考創作，未經聯系授權，謝絕轉載。

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