在過去幾年里我們看到來的3D打印領(lǐng)域出現(xiàn)了一些令人驚嘆的技術(shù)創(chuàng)新。這中間最令人關(guān)注的熱點(diǎn)之一就是3D打印電子產(chǎn)品。研發(fā)人員的最終目標(biāo)是在3D打印對象內(nèi)部集成各種電器元件。

盡管已經(jīng)有像Voxel8這樣的公司試圖將超導(dǎo)電油墨與熱塑性塑料結(jié)合起來3D打印電子產(chǎn)品。但就目前而言該技術(shù)還沒有真正進(jìn)入日常實(shí)用階段。

近日，美國德州南衛(wèi)理公會大學(xué)（SouthernMethodistUniversity）機(jī)械工程系的研究人員又發(fā)明了一種新的3D打印工藝——纖維封裝增材制造（FiberEncapsulationAdditiveManufacturing，F(xiàn)EAM）。研究團(tuán)隊(duì)在近日發(fā)表的一篇論文上介紹了這種技術(shù)，該技術(shù)能夠使纖維的鋪設(shè)與熔融的熱塑性材料的層積同步，這樣就使纖維一經(jīng)鋪設(shè)就被立即封裝在打印層里。

該FEAM技術(shù)可用于各種電氣應(yīng)用，比如在3D打印對象內(nèi)的布線、螺旋線圈的打印，以及傳感器或致動器的內(nèi)涵物或其它纖維類材料。此外這種方法也可以在其它材料上使用。該技術(shù)有點(diǎn)類似碳纖維3D打印機(jī)MarkOne上使用的技術(shù)。該3D打印機(jī)使用熔融的熱塑性材料持續(xù)包裹著象碳纖維、玻璃纖維這類的纖維材料逐層打印出3D對象。這樣打印出來的3D對象物理性能要優(yōu)于純熱塑性塑料打印出來的3D對象。

“3D打印的線圈也可以結(jié)合其它結(jié)構(gòu)生成機(jī)電設(shè)備。”介紹FEAM打印工藝的論文如是宣稱。“例如，一個用BendLay材料打印的錐形、框架或彎曲結(jié)構(gòu)與銅/BendLay材質(zhì)的螺旋線圈可作為一個整體打印出來。然后裝上NdFeB磁鐵和放大器，再3D打印出外殼，就是一個標(biāo)準(zhǔn)的功能性有源揚(yáng)聲器。再稍加修改還能變成一個音圈致動器。”

研究人員還能用這個技術(shù)3D打印薄膜開關(guān)，只要在不同的打印層鋪好金屬線，而兩層金屬線之間留出間隙即可。

當(dāng)然，這種新型的3D打印工藝在真正進(jìn)入實(shí)用階段之前還有很長的路要走。目前研究人員正在完善該技術(shù)，并且已經(jīng)克服了很多障礙。最初，打印機(jī)在打印過程中其封裝的纖維如果出現(xiàn)彎曲或突然的折彎時會出現(xiàn)問題。這是因?yàn)?，熱塑性塑料沒有足夠的時間冷卻以封裝纖維，導(dǎo)致其離開預(yù)定的路徑。于是研究人員通過直接用冷卻空氣吹向剛剛擠出的塑料來解決這個問題。迅速硬化的塑料成功地將彎曲的纖維固定在指定位置。

理論上說，這項(xiàng)技術(shù)一旦進(jìn)入市場，其成本并不會很高，無論是大小企業(yè)甚至是業(yè)余愛好者都有可能從中受益。因?yàn)樗锌赡軒硪恍┖芰瞬黄鸬闹圃鞈?yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)在論文中總結(jié)道：“FEAM原則上可以進(jìn)一步擴(kuò)展到制造更為復(fù)雜的系統(tǒng)——比如3D打印整個機(jī)器人，因?yàn)樗軌驅(qū)崿F(xiàn)一些很難進(jìn)行原位制備的零部件如集成電路、MEMS器件、電池及精密機(jī)械等的自動插入?！保ū疚膩碓矗荷诚x網(wǎng)）