3D打印玩出新花样：空中打印三维金属（视频为证！）

材料牛注：3D打印技术和导电金属油墨的激光退火没有支撑也能够定制电子和生物医学设备。

激光辅助的直接墨水打印，能够在没有任何辅助支撑结构的条件下打印出这种微妙的三维蝴蝶。

“平整”和“刚性”通常用来描述电子设备的术语。但随着对灵活、可穿戴电子、传感器、天线和生物医学设备需求的不断增加，哈佛的Wyss生物工程研究所和约翰A.保尔森工程与应用科学学院(SEAS)组成的一个小组创新出一种令人眼界大开的打印复杂金属结构的新方法–这种方法看似悬在半空中。

在5月16日PNAS的在线报道中，该激光辅助直接墨水书写方法能使微小的金属，独立的三维结构在无辅助支撑材料的情况下一步完成。该研究由Wyss核心教员Jennifer Lewis教授领导。

“这一最新进展让我真的无比兴奋，它能使3D打印和退火柔性金属电极和复杂的结构好似在空中完成，” Jennifer Lewis说到。

研究人员用纳米银粒子组成的墨水，通过打印喷嘴发射出去，然后使用精确编程的激光退火，其中激光主要用于采用适量的能量来驱动油墨的固化。打印喷头沿X，Y，和Z轴和结合旋转打印阶段来完成自由曲面的加工。在这种方式中，微小的半球形，螺旋形图案，甚至是一个由不超过一个头发的宽度的银丝制成的蝴蝶图案可以于几秒钟内在自由空间打印完成。打印使用的导线表现出良好的导电性，几乎能与银相媲美。

相比传统的用于制造导电的金属功能的三维印刷技术，激光辅助直接墨水打印不仅具有优越的生产曲线的能力，复杂的线结构能够一步完成，而且在本地化的激光加热使导电性的银线直接打印在低成本塑料基板上的能力。

根据这项研究的第一作者、Wyss研究所博士后研究员Mark Skylar-Scott，珩磨技术最具挑战性的方面是优化喷嘴激光分离距离。

“如果激在打印过程中光太接近喷嘴，热量向上流动会堵塞喷嘴固化油墨的进行，” Skylar-Scott解释说。“为了解决这个问题，我们设计了一个传热模型，考虑到温度沿一个给定的银线图案分布，使我们能够调节的喷嘴和激光之间的距离，来更好的控制激光退火过程中的飞行。”

最终得出，该方法不仅可以产生扫频曲线和螺旋，也可以随着尖锐角转弯和方向的变化写进银油墨稀薄的空气，展现出了电子和生物医学设备依靠定制金属架构新的应用潜力无限。

“使用复杂的激光技术来提高3D打印功能，不仅增加了新的产品种类，它也使固体边界自由形式的制造进入一个令人兴奋的新领域，再次表明了先前接受设计的局限性，可以通过创新来克服，” Wyss研究所主任Donald Ingber表示。

附空中3D打印视频：

感谢材料牛编辑糯米提供素材。

原文参考链接：Printing metal in midair