一種新型3D打印機能同時使用8種不同材料，在它們之間隨意切換，并保證很高的速度和細節(jié)精確水平。不僅如此，這款打印還具有很多個噴嘴，大大提高打印效率，甚至有潛力用于生產(chǎn)柔性電子產(chǎn)品甚至人體細胞結構。哈佛大學工程與應用科學學院Jennifer A. Lewis教授團隊，在國際頂級期刊《Nature》在線發(fā)表名為“Voxelated soft matter via multimaterial multinozzle 3D printing”的研究文章。

文章報道了一種多材料3D打印技術（MM3D），其通過在單個噴嘴噴出材料時的快速切換，實現(xiàn)了體素級的多材料功能結構的快速打印，極大地拓展了3D打印在復雜功能結構的制造能力。

圖1 多材料多噴嘴3D打印頭

通過立體光刻技術以單噴嘴，1D多噴嘴陣列和2D多噴嘴陣列的設計實現(xiàn)MM3D像素化打印。打印頭（噴嘴）內(nèi)部具備有復雜的通道網(wǎng)絡，最多可以實現(xiàn)8種材料打印。

圖2 流動于MM3D打印頭的粘彈性墨水

他們通過壓力驅(qū)動流量實現(xiàn)更高頻的啟停動態(tài)，通過建模實現(xiàn)了對噴嘴幾何形狀和印刷壓力的設定，實現(xiàn)了穩(wěn)定且高速的多材料打印。

圖3 打印體素

文中舉例，面對“較粘”的有機硅油墨和“較不粘”的蠟墨兩種材料，通過非對稱噴嘴的設定實現(xiàn)圖像的高保真打印。

為了證明MM3D打印對打印對象的組成、結構及特性的空間編程能力，文章列舉了打印折紙機構以及氣動行走機器人的兩個例子。

圖4 MM3D打印折紙

圖5 打印行走軟體機器人

展望未來，這種集成化的多材料打印噴頭將實現(xiàn)體素化功能性結構的快速打印，此外在打印分辨率和打印效率方面，定制化的打印墨水和打印結構的功能化同樣具有重要的研究和應用價值。