全球頂級學術(shù)雜志《自然》：蘇黎世學院使用FDM 3D打印機和聚合物打印出堅固輕巧的結(jié)構(gòu)

2018年9月19日，南極熊從外媒獲悉，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員使用廉價的桌面FDM打印機和聚合物開發(fā)了一種3D打印輕質(zhì)結(jié)構(gòu)方法。 他們第一次能夠使用單一可回收材料打印物體，其機械性能超過所有其他的可打印聚合物，甚至可以與纖維增強復合材料競爭。

當需要堅硬的輕質(zhì)材料時，例如在飛機，車輛和生物醫(yī)學植入物中，通常使用纖維增強聚合物結(jié)構(gòu)。盡管它們具有非常高的剛度和強度，但是這種輕質(zhì)材料需要能量和勞動密集的制造工藝。此外，結(jié)果是易碎的，易于損壞并且難以成形和再循環(huán)。

研究人員的靈感來自于自然界中可以找到的兩種材料 - 蜘蛛絲和木材。蜘蛛絲通過絲蛋白沿纖維方向的高度分子排列獲得其無與倫比的機械性能。通過使用液晶聚合物（LCP）作為FDM原料，研究人員能夠再現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計原理的靈感來自于木材等，它們擁有根據(jù)生長和適應(yīng)環(huán)境的應(yīng)力線排列纖維的能力。

由此產(chǎn)生的3D打印LCP結(jié)構(gòu)展示了分層結(jié)構(gòu)，復雜的幾何形狀和前所未有的剛度和韌性。 研究人員表示，事實上，它們比最先進的3D打印聚合物更強大。 “將3D打印的自上而下的成型自由與自下而上的分子控制結(jié)合，在聚合物取向上的能力開啟了自由設(shè)計和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可能性，而不受當前典型制造工藝的限制。”

該技術(shù)有望成為需要高性能輕質(zhì)材料的若干結(jié)構(gòu)，生物醫(yī)學和能量收集應(yīng)用的改變者。 由于這項研究是使用現(xiàn)成的聚合物和商用臺式打印機進行的，研究人員希望更廣泛的增材制造和開源社區(qū)能夠采用這種新材料并進行數(shù)字化設(shè)計，并制造出來自LCP的強大而復雜的輕質(zhì)物體。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0474-7

編譯自：3ders