導讀：一種新的3D打印技術使用可以在打印過程中改變其大小和形狀的噴嘴。

2024年7月2日，據資源庫了解，約翰霍普金斯大學的土木工程和系統(tǒng)工程師團隊最近開發(fā)了一種新型3D打印技術。這項技術使用了一種可以在打印過程中改變大小和形狀的噴嘴，解決了傳統(tǒng)固定噴嘴直徑的3D打印機在速度和分辨率之間的權衡問題。

這種新型噴嘴，稱為AN3DP，有望改善從航空航天部件、軟電子設備到結構梁和墻壁等各種物品的打印效果。研究成果已發(fā)表在《科學進展》雜志上，論文題為《通過主動噴嘴大小和形狀控制實現多尺度3D打印》。

傳統(tǒng)的3D打印機使用固定噴嘴，這會限制打印的分辨率或速度。較小的噴嘴可以提高打印分辨率但會降低打印速度，而較大的噴嘴雖然可以加快打印速度，但會犧牲細節(jié)質量。AN3DP的設計通過動態(tài)調整噴嘴大小和形狀，適應每個打印特征的特定要求，從而同時實現高分辨率和快速打印。

該項目的通訊作者、懷廷工程學院土木與系統(tǒng)工程系助理教授Jochen Mueller解釋道：“AN3DP受到了人類和動物伸縮抓取工具和肌腱機制的啟發(fā)。它使用八個由電機控制的可移動銷釘來改變噴嘴的形狀和大小，銷釘之間連接著一層彈性膜，使噴出的材料保持光滑的形狀?？梢苿愉N釘和彈性膜的結合使我們能夠精確地制造出高度復雜的結構?！?br />
Mueller指出：“這種自適應噴嘴的主要優(yōu)點之一是能夠減少傳統(tǒng)3D打印中常見的‘階梯效應’。這種效應類似于流行游戲Minecraft中的塊狀圖形，當使用固定噴嘴尺寸打印傾斜或彎曲表面時，會產生一系列小的可見臺階，而不是光滑的表面。通過在打印過程中調整噴嘴的形狀和大小，我們可以創(chuàng)建更平滑、連續(xù)的表面，從而顯著提高打印對象的整體質量?！?br />
雖然AN3DP解決了3D打印中的兩個主要挑戰(zhàn)——準確性和速度，但它也存在一些不足之處。當前的噴嘴設計需要手動組裝和清潔，并且僅適用于單一類型的制造工藝。Mueller和Kang計劃通過改進設計來解決這些限制，使其更加適合廣泛使用。他們還計劃將AN3DP應用于熔融長絲制造（FDM），這是一種常見的3D打印工藝，從而擴展其應用范圍，涵蓋更多日常和工業(yè)用途。

導讀：一種新的3D打印技術使用可以在打印過程中改變其大小和形狀的噴嘴。

2024年7月2日，據資源庫了解，約翰霍普金斯大學的土木工程和系統(tǒng)工程師團隊最近開發(fā)了一種新型3D打印技術。這項技術使用了一種可以在打印過程中改變大小和形狀的噴嘴，解決了傳統(tǒng)固定噴嘴直徑的3D打印機在速度和分辨率之間的權衡問題。

這種新型噴嘴，稱為AN3DP，有望改善從航空航天部件、軟電子設備到結構梁和墻壁等各種物品的打印效果。研究成果已發(fā)表在《科學進展》雜志上，論文題為《通過主動噴嘴大小和形狀控制實現多尺度3D打印》。

傳統(tǒng)的3D打印機使用固定噴嘴，這會限制打印的分辨率或速度。較小的噴嘴可以提高打印分辨率但會降低打印速度，而較大的噴嘴雖然可以加快打印速度，但會犧牲細節(jié)質量。AN3DP的設計通過動態(tài)調整噴嘴大小和形狀，適應每個打印特征的特定要求，從而同時實現高分辨率和快速打印。

該項目的通訊作者、懷廷工程學院土木與系統(tǒng)工程系助理教授Jochen Mueller解釋道：“AN3DP受到了人類和動物伸縮抓取工具和肌腱機制的啟發(fā)。它使用八個由電機控制的可移動銷釘來改變噴嘴的形狀和大小，銷釘之間連接著一層彈性膜，使噴出的材料保持光滑的形狀?？梢苿愉N釘和彈性膜的結合使我們能夠精確地制造出高度復雜的結構?！?br />
Mueller指出：“這種自適應噴嘴的主要優(yōu)點之一是能夠減少傳統(tǒng)3D打印中常見的‘階梯效應’。這種效應類似于流行游戲Minecraft中的塊狀圖形，當使用固定噴嘴尺寸打印傾斜或彎曲表面時，會產生一系列小的可見臺階，而不是光滑的表面。通過在打印過程中調整噴嘴的形狀和大小，我們可以創(chuàng)建更平滑、連續(xù)的表面，從而顯著提高打印對象的整體質量?！?br />
雖然AN3DP解決了3D打印中的兩個主要挑戰(zhàn)——準確性和速度，但它也存在一些不足之處。當前的噴嘴設計需要手動組裝和清潔，并且僅適用于單一類型的制造工藝。Mueller和Kang計劃通過改進設計來解決這些限制，使其更加適合廣泛使用。他們還計劃將AN3DP應用于熔融長絲制造（FDM），這是一種常見的3D打印工藝，從而擴展其應用范圍，涵蓋更多日常和工業(yè)用途。