新的研究使用不同波长的光来使用多种材料3D打印

尽管3D打印正在用于医疗保健，生物医学工程和制造中的各种应用，但它仍然非常有限，部分原因是大多数3D打印技术一次只能制造由一种材料制成的零件。现在，威斯康星大学麦迪逊分校的科学家开发出一种新型3D打印机，它使用可见光和紫外光模式，用多种材料进行3D打印。

目前，大多数多材料3D打印方法使用单独的材料储存器以在不同位置获得不同的材料。研究人员发现，在合成分子时，与化学家的一锅法相似的单罐多组分方法比使用不同材料的多个储库更实用。该方法基于不同波长的光控制哪种起始材料聚合成固体产物的不同部分的能力。这些原料从简单的化学物质开始，称为单体，它们聚合成更长的一系列化学物质，就像塑料一样。根据使用的光线，最终产品将具有不同的属性，如刚度。

研究人员同时将来自两台投影仪的光线导向一大桶液体原材料，其中各层在平台上逐层构建。构建一个层之后，构建平台向上移动，于构建下一层。顶部图像显示数字设计及其印刷形式。紫色对应于紫外线固化的硬环氧化物区域，而灰色区域是可见光固化的丙烯酸酯区域，其柔软且柔顺。在底部，3D打印组MASC的徽标变成了由刚性，不透明区域和柔软透明区域组成的打印对象。

研究人员面临的主要障碍是优化原料的化学性质。他们首先考虑了两种单体在一个桶中的表现。他们还必须确保单体具有相似的固化时间，以使每层内的硬质和软质材料在大约相同的时间内完成干燥。通过适当的化学反应，研究人员现在可以通过紫外线或可见光确切地确定每种单体在印刷物体内固化的位置。“在这个阶段，我们只是一步完成了将软质材料放在软质材料旁边，”UW-Madison化学教授A.J. Boydston带领他最近与他的研究生Johanna Schwartz合作。 “有许多不完善之处，但这些都是令人兴奋的新挑战。”

现在，Boydston希望解决这些缺陷并回答未解决的问题，例如可以使用其他单体组合以及是否可以使用不同波长的光来固化这些新材料。 Boydston还希望组建一个跨学科团队，以增加波长控制的多材料3D打印的影响。

这项研究2月15日在Nature Communications杂志上发表。