3d打印机器人

想象一下，在未来，你只需按一下按钮，就可以3d打印出整个机器人或有弹性的电子医疗设备——不再需要花费冗长的时间手工组装零件。

由于最近的进展，这种可能性可能更近了由科罗拉多大学博尔德分校工程师领导的3d打印技术．在一项新的研究中，该团队制定了一项策略，使用目前可用的打印机来制造融合固体和液体成分的材料——如果你不想让你的机器人崩溃，这是一项棘手的壮举。

该研究的资深作者、保罗·m·拉迪机械工程系的助理教授罗伯特·麦科迪说:“我认为未来我们可以用这种方法制造一个像机器人一样的完整系统。”

mcaccurdy和他的博士生Brandon Hayes和Travis Hainsworth在《增材制造》杂志上发表了他们的研究结果。

3D打印机长期以来一直是业余爱好者和研究人员在实验室工作的领域。他们非常擅长制造塑料恐龙或机器的单个部件，如齿轮或关节。但麦克迪认为他们可以做得更多:通过混合固体和液体，3D打印机可以生产出更灵活、更动态、更有用的设备。它们包括可穿戴电子设备，其导线由固体衬底内的液体制成，甚至还包括模仿真实人体器官柔软程度的模型。

这位工程师将这一进步与传统的彩色打印机进行了比较，而不仅仅是黑白打印机。

MaCurdy说:“彩色打印机将少量原色组合在一起，就能产生丰富的图像。”“材料也是如此。如果你有一台可以使用多种材料的打印机，你就可以以新的方式将它们组合起来，创造出更广泛的机械性能。”

空的空间

为了了解这些特性，将3D打印机与您办公室中的普通打印机进行比较会有所帮助。纸质打印机通过在数千个平面像素上放置液体墨水来生成图像。相比之下，喷墨3D打印机使用打印头滴下被称为“体素”(“体积”和“像素”的混合)的微小液体珠，一个在另一个上面。

麦克迪说:“这些液滴沉积后不久，就会暴露在明亮的紫外线下。”“可固化的液体在一秒钟或更短的时间内转化为固体。”

但是，他补充说，在很多情况下，你可能希望这些液体保持液态。例如，一些工程师使用液体或蜡在固体材料中形成微小的通道，然后在稍后将其清空。这有点像水滴可以凿出一个地下洞穴。

工程师们已经想出了在3d打印部件中制造这种空白空间的方法，但通常需要花费大量的时间和精力来清理它们。渠道也必须保持相对简单。

mcaccurdy和他的同事们决定找到一种绕过这些限制的方法——更好地理解允许工程师同时打印固体和液体材料的条件。

液体的勇气

研究人员首先设计了一系列计算机模拟，以探索将不同种类的材料并排打印的物理原理。麦克迪说，其中一个大问题是:如何防止固体材料的液滴与液体材料混合，即使固体材料的液滴直接印在液体液滴上?”

该团队建立了一套规则来帮助他们做到这一点。

“我们发现液体的表面张力可以用来支撑固体材料，但选择密度比固体材料更大的液体材料是有帮助的，这与允许石油漂浮在水面上的物理原理相同，”Hayes说。

接下来，研究人员在实验室中用一台真正的3D打印机进行了实验。他们在打印机中加入可固化的聚合物或塑料(固体)，以及标准的清洗液(液体)。他们的创造令人印象深刻:该小组能够3d打印扭曲的液体环路和复杂的通道网络，这与人类肺部的分支通道没有什么不同。

海恩斯沃斯说:“这两种结构通过以前的方法几乎是不可能实现的。”

麦科迪最近还加入了一个来自科罗拉多大学博尔德分校和科罗拉多大学安舒茨医学院的研究团队，他们正在开发3d打印人体组织的真实模型。医生可以使用这些模型来练习手术并做出诊断。该项目将在其他工具中使用mcaccurdy的液体-固体方法。

他说:“我们希望我们的结果将使使用液体和固体的多材料喷墨3D打印更容易为世界各地的研究人员和爱好者所接受。”

编辑自科罗拉多大学博尔德分校文章由CFE媒体和技术。

原始内容可以在设备工程．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。