在過(guò)去幾年里我們看到來(lái)的3D打印領(lǐng)(lǐng)域出現(xiàn)了一些令人驚嘆的技術(shù)(shù)創(chuàng )(chuàng)新。這中間最令人關(guān)(guān)注的熱點(diǎn)之一就是3D打印電子產(chǎn)(chǎn)品。研發(fā)(fā)人員的最終目標是在3D打印對象內(nèi)部集成各種電器元件。

盡管已經(jīng)(jīng)有像Voxel8這樣的公司試圖將超導電油墨與熱塑性塑料結(jié)合起來(lái)3D打印電子產(chǎn)(chǎn)品。但就目前而言該技術(shù)(shù)還沒(méi)有真正進(jìn)入日常實(shí)用階段。

近日，美國德州南衛(wèi)理公會(huì )大學(xué)（SouthernMethodistUniversity）機械工程系的研究人員又發(fā)(fā)明了一種新的3D打印工藝——纖維封裝增材制造（FiberEncapsulationAdditiveManufacturing，F(xiàn)EAM）。研究團隊在近日發(fā)(fā)表的一篇論文上介紹了這種技術(shù)(shù)，該技術(shù)(shù)能夠使纖維的鋪設(shè)與熔融的熱塑性材料的層積同步，這樣就使纖維一經(jīng)(jīng)鋪設(shè)就被立即封裝在打印層里。

該FEAM技術(shù)(shù)可用于各種電氣應用，比如在3D打印對象內(nèi)的布線(xiàn)、螺旋線(xiàn)圈的打印，以及傳感器或致動(dòng)器的內(nèi)涵物或其它纖維類(lèi)材料。此外這種方法也可以在其它材料上使用。該技術(shù)(shù)有點(diǎn)類(lèi)似碳纖維3D打印機MarkOne上使用的技術(shù)(shù)。該3D打印機使用熔融的熱塑性材料持續(xù)包裹著(zhù)象碳纖維、玻璃纖維這類(lèi)的纖維材料逐層打印出3D對象。這樣打印出來(lái)的3D對象物理性能要優(yōu)(yōu)于純熱塑性塑料打印出來(lái)的3D對象。

“3D打印的線(xiàn)圈也可以結(jié)合其它結(jié)構(gòu)生成機電設(shè)備?！苯榻BFEAM打印工藝的論文如是宣稱(chēng)?！袄?，一個(gè)用BendLay材料打印的錐形、框架或彎曲結(jié)構(gòu)與銅/BendLay材質(zhì)(zhì)的螺旋線(xiàn)圈可作為一個(gè)整體打印出來(lái)。然后裝上NdFeB磁鐵和放大器，再3D打印出外殼，就是一個(gè)標準的功能性有源揚聲器。再稍加修改還能變成一個(gè)音圈致動(dòng)器?！?/span>

研究人員還能用這個(gè)技術(shù)(shù)3D打印薄膜開(kāi)關(guān)(guān)，只要在不同的打印層鋪好金屬線(xiàn)，而兩層金屬線(xiàn)之間留出間隙即可。

當然，這種新型的3D打印工藝在真正進(jìn)入實(shí)用階段之前還有很長(cháng)的路要走。目前研究人員正在完善該技術(shù)(shù)，并且已經(jīng)(jīng)克服了很多障礙。最初，打印機在打印過(guò)程中其封裝的纖維如果出現(xiàn)彎曲或突然的折彎時(shí)會(huì )出現(xiàn)問(wèn)題。這是因為，熱塑性塑料沒(méi)有足夠的時(shí)間冷卻以封裝纖維，導致其離開(kāi)預定的路徑。于是研究人員通過(guò)直接用冷卻空氣吹向剛剛擠出的塑料來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。迅速硬化的塑料成功地將彎曲的纖維固定在指定位置。

理論上說(shuō)，這項技術(shù)(shù)一旦進(jìn)入市場(chǎng)，其成本并不會(huì )很高，無(wú)論是大小企業(yè)(yè)甚至是業(yè)(yè)余愛(ài)好者都有可能從中受益。因為它有可能帶來(lái)一些很了不起的制造應用，研究團隊在論文中總結(jié)道：“FEAM原則上可以進(jìn)一步擴展到制造更為復雜的系統(tǒng)——比如3D打印整個(gè)機器人，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)一些很難進(jìn)行原位制備的零部件如集成電路、MEMS器件、電池及精密機械等的自動(dòng)插入?！保ū疚膩?lái)源：烧\x網(wǎng)(wǎng)）