导读：一种新的3D打印技术使用可以在打印过程中改变其大小和形状的喷嘴。

2024年7月2日，据资源库了解，约翰霍普金斯大学的土木工程和系统工程师团队最近开发了一种新型3D打印技术。这项技术使用了一种可以在打印过程中改变大小和形状的喷嘴，解决了传统固定喷嘴直径的3D打印机在速度和分辨率之间的权衡问题。

这种新型喷嘴，称为AN3DP，有望改善从航空航天部件、软电子设备到结构梁和墙壁等各种物品的打印效果。研究成果已发表在《科学进展》杂志上，论文题为《通过主动喷嘴大小和形状控制实现多尺度3D打印》。

传统的3D打印机使用固定喷嘴，这会限制打印的分辨率或速度。较小的喷嘴可以提高打印分辨率但会降低打印速度，而较大的喷嘴虽然可以加快打印速度，但会牺牲细节质量。AN3DP的设计通过动态调整喷嘴大小和形状，适应每个打印特征的特定要求，从而同时实现高分辨率和快速打印。

该项目的通讯作者、怀廷工程学院土木与系统工程系助理教授Jochen Mueller解释道：“AN3DP受到了人类和动物伸缩抓取工具和肌腱机制的启发。它使用八个由电机控制的可移动销钉来改变喷嘴的形状和大小，销钉之间连接着一层弹性膜，使喷出的材料保持光滑的形状。可移动销钉和弹性膜的结合使我们能够精确地制造出高度复杂的结构。”

Mueller指出：“这种自适应喷嘴的主要优点之一是能够减少传统3D打印中常见的‘阶梯效应’。这种效应类似于流行游戏Minecraft中的块状图形，当使用固定喷嘴尺寸打印倾斜或弯曲表面时，会产生一系列小的可见台阶，而不是光滑的表面。通过在打印过程中调整喷嘴的形状和大小，我们可以创建更平滑、连续的表面，从而显著提高打印对象的整体质量。”

虽然AN3DP解决了3D打印中的两个主要挑战——准确性和速度，但它也存在一些不足之处。当前的喷嘴设计需要手动组装和清洁，并且仅适用于单一类型的制造工艺。Mueller和Kang计划通过改进设计来解决这些限制，使其更加适合广泛使用。他们还计划将AN3DP应用于熔融长丝制造（FDM），这是一种常见的3D打印工艺，从而扩展其应用范围，涵盖更多日常和工业用途。

导读：一种新的3D打印技术使用可以在打印过程中改变其大小和形状的喷嘴。

2024年7月2日，据资源库了解，约翰霍普金斯大学的土木工程和系统工程师团队最近开发了一种新型3D打印技术。这项技术使用了一种可以在打印过程中改变大小和形状的喷嘴，解决了传统固定喷嘴直径的3D打印机在速度和分辨率之间的权衡问题。

这种新型喷嘴，称为AN3DP，有望改善从航空航天部件、软电子设备到结构梁和墙壁等各种物品的打印效果。研究成果已发表在《科学进展》杂志上，论文题为《通过主动喷嘴大小和形状控制实现多尺度3D打印》。

传统的3D打印机使用固定喷嘴，这会限制打印的分辨率或速度。较小的喷嘴可以提高打印分辨率但会降低打印速度，而较大的喷嘴虽然可以加快打印速度，但会牺牲细节质量。AN3DP的设计通过动态调整喷嘴大小和形状，适应每个打印特征的特定要求，从而同时实现高分辨率和快速打印。

该项目的通讯作者、怀廷工程学院土木与系统工程系助理教授Jochen Mueller解释道：“AN3DP受到了人类和动物伸缩抓取工具和肌腱机制的启发。它使用八个由电机控制的可移动销钉来改变喷嘴的形状和大小，销钉之间连接着一层弹性膜，使喷出的材料保持光滑的形状。可移动销钉和弹性膜的结合使我们能够精确地制造出高度复杂的结构。”

Mueller指出：“这种自适应喷嘴的主要优点之一是能够减少传统3D打印中常见的‘阶梯效应’。这种效应类似于流行游戏Minecraft中的块状图形，当使用固定喷嘴尺寸打印倾斜或弯曲表面时，会产生一系列小的可见台阶，而不是光滑的表面。通过在打印过程中调整喷嘴的形状和大小，我们可以创建更平滑、连续的表面，从而显著提高打印对象的整体质量。”

虽然AN3DP解决了3D打印中的两个主要挑战——准确性和速度，但它也存在一些不足之处。当前的喷嘴设计需要手动组装和清洁，并且仅适用于单一类型的制造工艺。Mueller和Kang计划通过改进设计来解决这些限制，使其更加适合广泛使用。他们还计划将AN3DP应用于熔融长丝制造（FDM），这是一种常见的3D打印工艺，从而扩展其应用范围，涵盖更多日常和工业用途。