麻省理工開發(fā)多材料FDM 3D打印絲材，可制造電子功能零部件
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:45
麻省理工學(xué)院研究人員研發(fā)了一種新的3D打印材料，材料由金屬、半導(dǎo)體材料、絕緣材料精確排列組成，打印機(jī)為熔融沉積成型(FDM)3D打印設(shè)備。
研究團(tuán)隊(duì)在Nature 雜志子刊Nature Communication 中發(fā)表了題為“Structured multimaterial filaments for 3D printing of optoelectronics”的研究論文。
用于光電子部件制造的多材料長絲與3D打印工藝。來源：Nature Communications
一次打印同時(shí)制造多種材料
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)使用了配備特殊噴嘴的普通3D打印機(jī)與特殊的3D打印絲材。這種3D打印長絲由金屬、半導(dǎo)體材料、絕緣體材料以復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)排列在一起，外部被聚合物粘結(jié)劑所包圍。
多材料3D打印的飛機(jī)模型機(jī)翼。來源：MIT News
在打印過程中，長絲材料在以較低的溫度通過噴嘴，外層的材料被熔化，但內(nèi)部材料仍然堅(jiān)固，從而保證制造出的電子設(shè)備功能不受到影響，而表面熔化的材料足以牢固的粘附至相鄰的材料上，從而形成3D結(jié)構(gòu)。
3D打印機(jī)翼
頂部和底部有光發(fā)射器，機(jī)翼大部分有光探測器
來源：Nature Communications
在研究過程中，團(tuán)隊(duì)通過該線材打印了一個(gè)飛機(jī)模型的機(jī)翼，所用絲材包含了用于制造發(fā)光和光檢測電子設(shè)備的材料，這些電子組件的潛在應(yīng)用為揭示機(jī)翼中可能形成的微觀裂縫。
研究團(tuán)隊(duì)在飛機(jī)模型機(jī)翼的3D打印中使用了八種不同的材料。根據(jù)MIT(麻省理工學(xué)院) , 原則上材料種類還可以更多，在這項(xiàng)研究工作之前，由于不同材料所需要的打印工藝和硬件均有區(qū)別，通過單一3D打印機(jī)同時(shí)進(jìn)行金屬材料、半導(dǎo)體材料和絕緣材料三種不同材料的制造是非常具有挑戰(zhàn)性的。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，研究論文的通訊作者Yoel Fink教授以及合作伙伴，在嵌入不同材料的熱拉伸纖維的研究領(lǐng)域已經(jīng)開展了二十年工作，他們研發(fā)了一系列包含電子元件的纖維材料，這些材料能夠?qū)崿F(xiàn)通信、可傳輸數(shù)據(jù)的閃光燈等功能。而在新的3D打印工藝中，這些纖維材料成為了生產(chǎn)功能性電子設(shè)備的原材料。
根據(jù)MIT , 以上3D打印材料和工藝將可以用于制造具有不同電子功能的零部件、產(chǎn)品，其中一個(gè)應(yīng)用方向是醫(yī)療器械制造。
例如用這一工藝制造假肢，除了實(shí)現(xiàn)假肢與患者殘肢之間的匹配之外，制造工程師還能夠?qū)⒕哂斜O(jiān)控作用的電子元件直接嵌入在假肢中的指定位置。另外，還可以制造帶有細(xì)胞生長監(jiān)控傳感器的組織再生支架。當(dāng)然，也可以用于制造帶有電子功能的零部件原型。(來源：3D科學(xué)谷)
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