一種新型3D打印機(jī)能同時使用8種不同材料，在它們之間隨意切換，并保證很高的速度和細(xì)節(jié)精確水平。不僅如此，這款打印還具有很多個噴嘴，大大提高打印效率，甚至有潛力用于生產(chǎn)柔性電子產(chǎn)品甚至人體細(xì)胞結(jié)構(gòu)。哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院Jennifer A. Lewis教授團(tuán)隊，在國際頂級期刊《Nature》在線發(fā)表名為“Voxelated soft matter via multimaterial multinozzle 3D printing”的研究文章。

文章報道了一種多材料3D打印技術(shù)（MM3D），其通過在單個噴嘴噴出材料時的快速切換，實現(xiàn)了體素級的多材料功能結(jié)構(gòu)的快速打印，極大地拓展了3D打印在復(fù)雜功能結(jié)構(gòu)的制造能力。

圖1 多材料多噴嘴3D打印頭

通過立體光刻技術(shù)以單噴嘴，1D多噴嘴陣列和2D多噴嘴陣列的設(shè)計實現(xiàn)MM3D像素化打印。打印頭（噴嘴）內(nèi)部具備有復(fù)雜的通道網(wǎng)絡(luò)，最多可以實現(xiàn)8種材料打印。

圖2 流動于MM3D打印頭的粘彈性墨水

他們通過壓力驅(qū)動流量實現(xiàn)更高頻的啟停動態(tài)，通過建模實現(xiàn)了對噴嘴幾何形狀和印刷壓力的設(shè)定，實現(xiàn)了穩(wěn)定且高速的多材料打印。

圖3 打印體素

文中舉例，面對“較粘”的有機(jī)硅油墨和“較不粘”的蠟?zāi)珒煞N材料，通過非對稱噴嘴的設(shè)定實現(xiàn)圖像的高保真打印。

為了證明MM3D打印對打印對象的組成、結(jié)構(gòu)及特性的空間編程能力，文章列舉了打印折紙機(jī)構(gòu)以及氣動行走機(jī)器人的兩個例子。

圖4 MM3D打印折紙

圖5 打印行走軟體機(jī)器人

展望未來，這種集成化的多材料打印噴頭將實現(xiàn)體素化功能性結(jié)構(gòu)的快速打印，此外在打印分辨率和打印效率方面，定制化的打印墨水和打印結(jié)構(gòu)的功能化同樣具有重要的研究和應(yīng)用價值。