苏黎世学院使用FDM 3D打印机和聚合物打印出坚固轻巧的结构

2018年9月19日，南极熊从外媒获悉，来自苏黎世联邦理工学院的研究人员使用廉价的桌面FDM打印机和聚合物开发了一种3D打印轻质结构方法。他们第一次能够使用单一可回收材料打印物体，其机械性能超过所有其他的可打印聚合物，甚至可以与纤维增强复合材料竞争。

当需要坚硬的轻质材料时，例如在飞机，车辆和生物医学植入物中，通常使用纤维增强聚合物结构。尽管它们具有非常高的刚度和强度，但是这种轻质材料需要能量和劳动密集的制造工艺。此外，结果是易碎的，易于损坏并且难以成形和再循环。

研究人员的灵感来自于自然界中可以找到的两种材料-蜘蛛丝和木材。蜘蛛丝通过丝蛋白沿纤维方向的高度分子排列获得其无与伦比的机械性能。通过使用液晶聚合物(LCP)作为FDM原料，研究人员能够再现这种结构。这种设计原理的灵感来自于木材等，它们拥有根据生长和适应环境的应力线排列纤维的能力。

由此产生的3D打印LCP结构展示了分层结构，复杂的几何形状和前所未有的刚度和韧性。研究人员表示，事实上，它们比最先进的3D打印聚合物更强大。“将3D打印的自上而下的成型自由与自下而上的分子控制结合，在聚合物取向上的能力开启了自由设计和实现结构的可能性，而不受当前典型制造工艺的限制。”

该技术有望成为需要高性能轻质材料的若干结构，生物医学和能量收集应用的改变者。由于这项研究是使用现成的聚合物和商用台式打印机进行的，研究人员希望更广泛的增材制造和开源社区能够采用这种新材料并进行数字化设计，并制造出来自LCP的强大而复杂的轻质物体。