Nature：MIT、Inkbit和ETH合作开发多材料视觉高速喷墨打印技术

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06684-3

来自麻省理工学院、先进增材制造解决方案的先驱Inkbit公司和苏黎世联邦理工学院的研究人员联合开发了一种新型 3D 喷墨打印系统，展示了如何使用其视觉控制喷射(VCJ)技术直接在一次打印中制造复杂的多功能系统，无需组装子组件，并且可使用更广泛的材料。他们所采用的视VJC技术利用计算机视觉自动扫描 3D 打印表面并实时调整每个喷嘴沉积的树脂量，以确保任何区域的材料适当。

这款生产级打印机比同类 3D 喷墨打印系统快约 660 倍。

这项具有里程碑意义的研究以题为“Vision-controlled jetting forcomposite systems and robots”的论文被发表在《Nature》杂志上。

智能喷墨

借助 3D 喷墨打印系统，工程师可以制造具有柔软和刚性组件的混合结构，例如机器人抓手，其强度足以抓住重物，但又足够柔软，可以与人类安全互动。

这些多材料 3D 打印系统利用数千个喷嘴沉积微小的树脂液滴，用刮刀或滚筒将其平滑，并用紫外线固化。但平滑过程可能会挤压或涂抹固化缓慢的树脂，从而限制了可以使用的材料类型。通过利用数千个喷嘴沉积紫外线固化的微小树脂滴，MultiFab能够同时使用多达 10 种材料进行高分辨率 3D 打印。

现在通过集成支持 AI 的3D 计算机视觉扫描系统，实时捕获每层的打印几何形状，将其提升到一个全新的水平。这种数字闭环反馈控制操作消除了对机械平整装置的需求，并能够使用慢固化化学物质进行打印，从而更精确地构建聚合物链。因此，VCJ 可以直接准确、精确地打印具有各种机械性能的复杂、多材料零件。

这项技术的实际应用非常广泛。VCJ不仅增强了打印元件的分辨率和功能能力，它还可以制造复杂的通道和腔体内部网络，以通过结构传输信号、电力或流体。借助 VCJ，现在可以直接制造能够大规模执行复杂物理任务的复杂多功能系统。为了展示 VCJ 的功能，研究人员打印了各种复杂的系统，例如：根据 MRI 数据建模的肌腱驱动手、气动行走机械手、模仿心脏的泵以及新颖的超材料结构。

这只是开始。您可以向该技术添加数量惊人的新型材料。这使我们能够引入以前无法用于 3D 打印的全新材料系列。”

研究人员现在正在考虑使用该系统打印水凝胶，水凝胶用于组织工程应用，以及硅材料、环氧树脂和特殊类型的耐用聚合物。他们还希望探索新的应用领域，例如打印可定制的医疗设备、半导体抛光垫，甚至更复杂的机器人。