研究员开发出可3D打印定制纤维填充复合材料的变形喷嘴

aau讯（编辑 吴昕烜）据外媒报道，马里兰大学的研究人员于近日对外发布了用于3D打印机的可变形喷嘴，可为新的3D打印应用铺平道路。

据了解，新开发的喷嘴为3D打印纤维填充复合材料提供了一种手段：包含短纤维的材料制成的零件与传统3D打印机零件相比具有增强的性能，例如强度或导电性。这些特性基于纤维的方向，在以前的制造过程中很难控制。

“当使用变形喷嘴进行3D打印时，动力位于其侧面的执行器上，执行器可以像气球一样膨胀以改变喷嘴的形状，进而改变纤维的方向，”马里兰大学机械工程师Ryan Sochol教授说道。

喷嘴是使用称为PolyJet Printing的3D打印技术构建的。这样，其可以使用喷嘴3D打印柔性材料，以用于充气侧面执行器和可变形的中央通道，而外壳和检修口则由刚性材料制成。

除此之外，研究人员将目光投向了所谓的“ 4D打印”应用程序。David Bigio教授解释说：“4D打印是相对于3D打印对象的较新的概念，可以根据其环境重塑或变形。”

在这种情况下，研究人员着重研究了打印零件浸入水中后如何膨胀以及它们是否可以使用变形喷嘴改变这种行为。

4D打印的最新进展依赖于能够同时进行各向异性膨胀（不对称膨胀）和各向同性膨胀（在所有方向上均膨胀）的材料。但是，这些属性之间的切换以前需要使用多种材料进行打印。

研究员Connor Armstrong说：“令人兴奋的发现是，仅通过在3D打印过程中改变喷嘴的形状，我们就可以使一种打印材料在各向异性和各向同性膨胀之间过渡。”

在一个潜在的应用中，研究人员团队正在探索在生物医学场景中使用喷嘴的情况，在这种场景中，大量打印的对象可能会在受到身体某些刺激的情况下重塑形状。他们还与美国国防部实验室进行讨论，以将喷嘴用于军事系统的武器生产。

喷嘴的变形能力可能会在3D打印中有其他应用，例如自定义整个对象的弹性、热、磁和电特性。

“通过为研究人员提供一种可访问的方式来对3D打印的纤维填充复合材料进行纤维取向以及最终性能的按需控制，这项工作为3D打印的新应用打开了大门，这些新应用利用了这些独特的材料特性及其所提供的独特功能。”Sochol说到。

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