美國利用旋轉3D列印製造高強度材料

據美國媒體近日報道，哈佛大學一個研究團隊利用旋轉3D列印噴頭和精確控制的位置移動，使列印出的材料具有木材等自然材料才有的微觀纖維結構，從而顯著增強了複合材料的強度。這項研究成果獲得美國海軍實驗室和增材製造投資公司GettyLab的資助，發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

天然存在的複合材料，如牙齒、貝殼等，利用纖維結構的排列來提高強度。為了模仿自然界這一特性，此前增材製造業曾利用電磁場等途徑在聚合物中布置纖維結構，但這些手段會顯著增加製造的複雜程度，並難以做到局部控制。哈佛大學工程與應用工程學院的研究團隊利用流變學在3D列印中成功生成了微觀結構。該項目的3D印表機利用一個高速旋轉的噴嘴沉積基於環氧樹脂的液體原料，通過精確控制噴嘴的旋轉速度和位置，可以有效地控制纖維的排列形態，從而在生成的材料中提供不同的剛度，並且可以在不同的區域中實現不同的微觀結構。

該方法可以在多種增材製造技術中使用，如熔融沉積成型（FDM）、直接噴墨成型（DIW）、大面積增材製造（BAAM）等，並可應用於多種材料，包括碳纖維與陶瓷。未來旋轉3D列印技術有望為增材製造開闢新的空間。

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