贝克曼先进科学技术研究所模拟竹子生长开发出新型 3D 打印方法

贝克曼先进科学技术研究所的研究人员开发了一种名为“生长打印”的新型 3D 打印方法,打印速度为每秒 1 毫米。该工艺在《先进材料》杂志上进行了详细介绍,无需传统制造方法通常所需的模具或昂贵设备即可制造聚合物部件。

贝克曼先进科学技术研究所模拟竹子生长开发出新型 3D 打印方法

形态发生生长打印 (GP)。a) 自然环境中树干的形态发生;b) 径向传播聚合前沿示意图,通过消耗周围的单体产生自生长固体物体。实线和虚线轮廓线分别表示聚合固体和反应前沿的推进;c) 描述双环戊二烯 (DCPD) 向 pDCPD 进行前沿开环复分解聚合 (FROMP) 的化学反应。GC2 是 Grubbs 的第二代催化剂,P(OR)3 是一种用于控制 FROMP 反应性的亚磷酸酯基抑制剂;d)
该技术涉及将液态树脂(双环戊二烯)加热至 70 摄氏度,引发向外扩散并硬化的反应。这种自持过程称为前开环复分解聚合 (FROMP),其运行速度比桌面 3D 打印机快约 100 倍,并且使用最少的能量来创建固体物体。

该方法允许制造商通过操纵从液态树脂中冒出的硬化材料来塑造物体。研究人员可以提起、浸入或旋转固体部分以创造各种形状,类似于吹制玻璃。该工艺已成功生产出对称物体,例如松果、覆盆子和南瓜。

该项目负责人、伊利诺伊大学香槟分校教授萨迈赫·陶菲克 (Sameh Tawfick) 认为,大型聚合物基产品(如风力涡轮机叶片)具有潜在应用前景。该项研究由美国能源部科学办公室基础能源科学项目资助,但也有局限性,尤其是在创建复杂的弯曲形状或完美的几何形状(如立方体)方面。

该团队的研究成果展示了一种替代传统注塑成型的方法,传统注塑成型成本高昂,且不适用于大型物体。虽然该技术在制造应用方面前景广阔,但目前它最适合轴对称形状,在生产更复杂的几何形状时面临挑战。

来源:sciencedaily.com

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