新的3D打印方法有望使用多种材料更快地进行打印

3D打印的进步使设计师和工程师更容易定制项目，创建不同规模的物理原型，并生产出无法用更传统的制造技术制造的结构。但该技术仍然面临局限性-该过程很慢，并且需要特定的材料，在大多数情况下，必须一次使用一种材料。

斯坦福大学的研究人员开发了一种3D打印方法，有望在单个物体中使用多种类型的树脂，从而更快地创建打印件。他们的设计最近发表在《科学进展》上，比目前可用的最快的高分辨率印刷方法快5到10倍，并且可能允许研究人员使用具有更好机械和电气性能的更厚的树脂。

“这项新技术将有助于充分实现3D打印的潜力，”桑吉夫·萨姆·甘比尔(SanjivSamGambhir)翻译医学教授，斯坦福大学放射学和化学工程教授，也是该论文的通讯作者JosephDeSimone说。“它将使我们能够更快地打印，有助于开创数字制造的新时代，并能够在一步到位的情况下制造复杂的多材料对象。

新设计改进了DeSimone及其同事在2015年创建的3D打印方法，称为连续液体界面生产或CLIP。CLIP打印看起来像是属于科幻电影——一个上升的平台从一个薄薄的树脂池中平稳地拉出看似完全成型的物体。表面的树脂通过一系列通过池中投射的紫外线图像硬化成正确的形状，而一层氧气阻止池底部的固化，并产生一个“死区”，树脂保持液态。

盲区是CLIP速度的关键。随着固体碎片的上升，液体树脂应该在其后面填充，从而实现平滑，连续的印刷。但这并不总是会发生，特别是如果工件上升得太快或树脂特别粘稠。通过这种称为注射CLIP或iCLIP的新方法，研究人员在上升平台的顶部安装了注射泵，以便在关键点添加额外的树脂。

“CLIP中的树脂流动是一个非常被动的过程-你只是把物体拉起来，希望吸力可以将材料带到需要它的区域，”斯坦福大学机械工程博士生，也是该论文的主要作者GabrielLipkowitz说。“借助这项新技术，我们积极地将树脂注入打印机需要树脂的区域。

树脂通过导管输送，导管与设计同时印刷。导管可以在物体完成后移除，也可以将它们整合到设计中，就像静脉和动脉内置到我们自己的身体中一样。

多材料打印

通过单独注入额外的树脂，iCLIP提供了在印刷过程中使用多种类型的树脂进行印刷的机会-每种新树脂只需要自己的注射器。研究人员用多达三种不同的注射器测试了打印机，每个注射器都装满了染成不同颜色的树脂。他们成功地将几个国家的着名建筑模型打印成每个国家国旗的颜色，包括乌克兰国旗的蓝色和黄色的圣索菲亚大教堂和美国红，白和蓝的独立大厅。

“制造具有各种材料或机械性能的物体的能力是3D打印的圣杯，”Lipkowitz说。“应用范围从非常有效的能量吸收结构到具有不同光学特性和先进传感器的物体。

在成功证明iCLIP具有使用多种树脂进行打印的潜力之后，DeSimone，Lipkowitz及其同事正在开发软件，以优化每个打印件的流体分配网络的设计。他们希望确保设计师能够很好地控制树脂类型之间的界限，并可能进一步加快印刷过程。

“设计师不必了解流体动力学就能非常快速地打印物体，”Lipkowitz说。“我们正试图创建高效的软件，可以采用设计师想要打印的部分，不仅可以自动生成分配网络，还可以确定管理不同树脂的流速，以实现多材料目标。