美国利用旋转3D打印制造高强度材料

据美国媒体近日报道，哈佛大学一个研究团队利用旋转3D打印喷头和精确控制的位置移动，使打印出的材料具有木材等自然材料才有的微观纤维结构，从而显著增强了复合材料的强度。这项研究成果获得美国海军实验室和增材制造投资公司GettyLab的资助，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

天然存在的复合材料，如牙齿、贝壳等，利用纤维结构的排列来提高强度。为了模仿自然界这一特性，此前增材制造业曾利用电磁场等途径在聚合物中布置纤维结构，但这些手段会显著增加制造的复杂程度，并难以做到局部控制。哈佛大学工程与应用工程学院的研究团队利用流变学在3D打印中成功生成了微观结构。该项目的3D打印机利用一个高速旋转的喷嘴沉积基于环氧树脂的液体原料，通过精确控制喷嘴的旋转速度和位置，可以有效地控制纤维的排列形态，从而在生成的材料中提供不同的刚度，并且可以在不同的区域中实现不同的微观结构。
该方法可以在多种增材制造技术中使用，如熔融沉积成型（FDM）、直接喷墨成型（DIW）、大面积增材制造（BAAM）等，并可应用于多种材料，包括碳纤维与陶瓷。未来旋转3D打印技术有望为增材制造开辟新的空间。