這個(gè)試驗(yàn)性設(shè)備是最早將多種3D打印技術(shù)集成在單一設(shè)備上的機(jī)器。

　　一臺(tái)首次集成了多種打印技術(shù)的3D打印機(jī)樣機(jī)為研究人員提供了一種新的可能：制作由不同材料構(gòu)成的產(chǎn)品時(shí)只需一次打印成型。到目前為止，這臺(tái)樣機(jī)僅能用來制作一些基本的電子元件，但這項(xiàng)技術(shù)讓材料科學(xué)家距離直接打印機(jī)器人或者智能手機(jī)等復(fù)雜儀器的目標(biāo)更近了一步。

　　有朝一日，集成多種3D打印技術(shù)的設(shè)備或可以用來定制義肢。

　　來源：Jae C. Hong/AP/REX/Shutterstock

　　3月21日，這臺(tái)打印機(jī)在路易斯安納州新奧爾良舉辦的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(American Chemical Society)會(huì)議上亮相。

　　“這是一項(xiàng)令人稱道的技術(shù)突破，也是3D打印技術(shù)領(lǐng)域的一次飛躍�！甭槭±砉�學(xué)院(MIT)的材料科學(xué)家Zhao Xuanhe評(píng)價(jià)道。他本人并未參與這項(xiàng)研究。

　　最常見的3D打印機(jī)是通過加熱并平鋪一段塑料線材，來從下往上搭建一個(gè)層疊的結(jié)構(gòu)。大多數(shù)消費(fèi)級(jí)打印機(jī)都采用這樣的技術(shù)。近年來，也逐步出現(xiàn)了一些其他的3D打印技術(shù)，例如噴灑氣凝膠涓流打印，用液態(tài)樹脂打印后硬化處理形成有彈性的聚合物，逐層平鋪油墨薄層后曝光硬化，甚至還有用摻雜了導(dǎo)電納米顆粒的油墨打印導(dǎo)線和電路。

　　“每種打印技術(shù)都有其自身的局限，”Jerry Qi說，“于是我們把四種3D打印技術(shù)集成到了一個(gè)單一平臺(tái)上�！盝erry Qi是來自亞特蘭大佐治亞理工(Georgia Institute of Technology)的一名材料科學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)了這臺(tái)多材料打印機(jī)的設(shè)計(jì)。

　　集成的功效

　　Jerry Qi還提到，盡管當(dāng)前的3D打印機(jī)已經(jīng)可以制作包含多種材料的電子元件，然而如果元件結(jié)構(gòu)需要使用多種打印方法，每種方法仍需要更換不同的打印設(shè)備。但在不同3D打印設(shè)備間轉(zhuǎn)移元件需要同時(shí)保證微米級(jí)別的精度，這往往是不現(xiàn)實(shí)的，而且如果元件同一層包含多種材料，這樣做也十分低效。

　　他的團(tuán)隊(duì)的多材料打印機(jī)有多個(gè)打印頭——生產(chǎn)材料的噴嘴，對(duì)應(yīng)一個(gè)打印平臺(tái)上的四種技術(shù)。每個(gè)都有單獨(dú)的軟件，固化材料的光，以及可移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械臂——用于拾取和放置組件。這允許多個(gè)打印頭協(xié)同工作來構(gòu)建包含多種材料的單層。 “這是一個(gè)非常聰明的解決方案。” Zhou說。

　　Jerry Qi和他的團(tuán)隊(duì)用這款打印機(jī)成功地把一個(gè)發(fā)光二極管嵌入到一個(gè)塑料外殼中，在這個(gè)過程中內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和塑料外殼實(shí)現(xiàn)了同步打印。他們還在一塊橡膠材料的內(nèi)部打印了一層導(dǎo)電油墨，使其可以在拉伸扭曲的條件下傳導(dǎo)電流，展示了該技術(shù)在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用可能。

　　用新型3D打印機(jī)打印的一個(gè)輪子(左圖)和一根柔性導(dǎo)電帶。

　　來源：Craig Hamel and Conner Dunn

　　這臺(tái)樣機(jī)讓業(yè)內(nèi)的其他研究者躍躍欲試�！�(在這之前)我們還在討論，想象這種設(shè)備。”澳大利亞伍倫貢大學(xué)(University of Wollongong)的材料工程師Geoff Spinks說。他還提到，這種可拉伸的電子器件可以應(yīng)用在小型柔性機(jī)器人領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁┈F(xiàn)有工藝下的導(dǎo)線內(nèi)嵌式器件不具備的柔性。

　　Jerry Qi介紹說這臺(tái)打印機(jī)的制造主要由美國(guó)空軍資助，大約耗資35萬美元。他認(rèn)為這臺(tái)打印機(jī)的首批用戶將會(huì)是航空公司，用來設(shè)計(jì)航空電子設(shè)備電路——它直接打印天線的能力能夠加速航空電子設(shè)備的原型設(shè)計(jì)流程。他預(yù)計(jì)這臺(tái)打印機(jī)的售價(jià)將在一百萬美元左右。

　　Spinks說這只是多材料打印機(jī)的前哨戰(zhàn)。他預(yù)計(jì)包含更多功能的設(shè)備將很快面市：“我覺得未來我們會(huì)(在同一設(shè)備上)有16種不同的打印頭，甚至更多�！�

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