導(dǎo)讀：一種新的3D打印技術(shù)使用可以在打印過(guò)程中改變其大小和形狀的噴嘴。

2024年7月2日，據(jù)資源庫(kù)了解，約翰霍普金斯大學(xué)的土木工程和系統(tǒng)工程師團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)了一種新型3D打印技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)使用了一種可以在打印過(guò)程中改變大小和形狀的噴嘴，解決了傳統(tǒng)固定噴嘴直徑的3D打印機(jī)在速度和分辨率之間的權(quán)衡問(wèn)題。

這種新型噴嘴，稱為AN3DP，有望改善從航空航天部件、軟電子設(shè)備到結(jié)構(gòu)梁和墻壁等各種物品的打印效果。研究成果已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，論文題為《通過(guò)主動(dòng)噴嘴大小和形狀控制實(shí)現(xiàn)多尺度3D打印》。

傳統(tǒng)的3D打印機(jī)使用固定噴嘴，這會(huì)限制打印的分辨率或速度。較小的噴嘴可以提高打印分辨率但會(huì)降低打印速度，而較大的噴嘴雖然可以加快打印速度，但會(huì)犧牲細(xì)節(jié)質(zhì)量。AN3DP的設(shè)計(jì)通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整噴嘴大小和形狀，適應(yīng)每個(gè)打印特征的特定要求，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率和快速打印。

該項(xiàng)目的通訊作者、懷廷工程學(xué)院土木與系統(tǒng)工程系助理教授Jochen Mueller解釋道：“AN3DP受到了人類和動(dòng)物伸縮抓取工具和肌腱機(jī)制的啟發(fā)。它使用八個(gè)由電機(jī)控制的可移動(dòng)銷釘來(lái)改變噴嘴的形狀和大小，銷釘之間連接著一層彈性膜，使噴出的材料保持光滑的形狀?？梢苿?dòng)銷釘和彈性膜的結(jié)合使我們能夠精確地制造出高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。”

Mueller指出：“這種自適應(yīng)噴嘴的主要優(yōu)點(diǎn)之一是能夠減少傳統(tǒng)3D打印中常見的‘階梯效應(yīng)’。這種效應(yīng)類似于流行游戲Minecraft中的塊狀圖形，當(dāng)使用固定噴嘴尺寸打印傾斜或彎曲表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列小的可見臺(tái)階，而不是光滑的表面。通過(guò)在打印過(guò)程中調(diào)整噴嘴的形狀和大小，我們可以創(chuàng)建更平滑、連續(xù)的表面，從而顯著提高打印對(duì)象的整體質(zhì)量?！?br />
雖然AN3DP解決了3D打印中的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)——準(zhǔn)確性和速度，但它也存在一些不足之處。當(dāng)前的噴嘴設(shè)計(jì)需要手動(dòng)組裝和清潔，并且僅適用于單一類型的制造工藝。Mueller和Kang計(jì)劃通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)解決這些限制，使其更加適合廣泛使用。他們還計(jì)劃將AN3DP應(yīng)用于熔融長(zhǎng)絲制造（FDM），這是一種常見的3D打印工藝，從而擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，涵蓋更多日常和工業(yè)用途。

導(dǎo)讀：一種新的3D打印技術(shù)使用可以在打印過(guò)程中改變其大小和形狀的噴嘴。

2024年7月2日，據(jù)資源庫(kù)了解，約翰霍普金斯大學(xué)的土木工程和系統(tǒng)工程師團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)了一種新型3D打印技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)使用了一種可以在打印過(guò)程中改變大小和形狀的噴嘴，解決了傳統(tǒng)固定噴嘴直徑的3D打印機(jī)在速度和分辨率之間的權(quán)衡問(wèn)題。

這種新型噴嘴，稱為AN3DP，有望改善從航空航天部件、軟電子設(shè)備到結(jié)構(gòu)梁和墻壁等各種物品的打印效果。研究成果已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，論文題為《通過(guò)主動(dòng)噴嘴大小和形狀控制實(shí)現(xiàn)多尺度3D打印》。

傳統(tǒng)的3D打印機(jī)使用固定噴嘴，這會(huì)限制打印的分辨率或速度。較小的噴嘴可以提高打印分辨率但會(huì)降低打印速度，而較大的噴嘴雖然可以加快打印速度，但會(huì)犧牲細(xì)節(jié)質(zhì)量。AN3DP的設(shè)計(jì)通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整噴嘴大小和形狀，適應(yīng)每個(gè)打印特征的特定要求，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率和快速打印。

該項(xiàng)目的通訊作者、懷廷工程學(xué)院土木與系統(tǒng)工程系助理教授Jochen Mueller解釋道：“AN3DP受到了人類和動(dòng)物伸縮抓取工具和肌腱機(jī)制的啟發(fā)。它使用八個(gè)由電機(jī)控制的可移動(dòng)銷釘來(lái)改變噴嘴的形狀和大小，銷釘之間連接著一層彈性膜，使噴出的材料保持光滑的形狀?？梢苿?dòng)銷釘和彈性膜的結(jié)合使我們能夠精確地制造出高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。”

Mueller指出：“這種自適應(yīng)噴嘴的主要優(yōu)點(diǎn)之一是能夠減少傳統(tǒng)3D打印中常見的‘階梯效應(yīng)’。這種效應(yīng)類似于流行游戲Minecraft中的塊狀圖形，當(dāng)使用固定噴嘴尺寸打印傾斜或彎曲表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列小的可見臺(tái)階，而不是光滑的表面。通過(guò)在打印過(guò)程中調(diào)整噴嘴的形狀和大小，我們可以創(chuàng)建更平滑、連續(xù)的表面，從而顯著提高打印對(duì)象的整體質(zhì)量?！?br />
雖然AN3DP解決了3D打印中的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)——準(zhǔn)確性和速度，但它也存在一些不足之處。當(dāng)前的噴嘴設(shè)計(jì)需要手動(dòng)組裝和清潔，并且僅適用于單一類型的制造工藝。Mueller和Kang計(jì)劃通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)解決這些限制，使其更加適合廣泛使用。他們還計(jì)劃將AN3DP應(yīng)用于熔融長(zhǎng)絲制造（FDM），這是一種常見的3D打印工藝，從而擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，涵蓋更多日常和工業(yè)用途。