新颖的"熨烫"技术使一种三维打印材料具备多种品质

提起 3D 打印物品，大多数人的印象可能是颜色和质地完全一致的物体。 这种物品是通过连续沉积一层层冷却后硬化的单一类型熔融聚合物制成的。通常，多颜色、多纹理物体的 3D 打印是一个相对复杂和低效的过程。 不过，这种情况很快就会改变，这要归功于一种巧妙的新技术，即在挤出后对温度敏感的打印介质进行"熨烫"。

通过"调速熨烫"，人们只需使用一种材料就能制作出具有不同颜色和纹理的 3D 打印物体（如图中的猫头鹰）。

为了在不同位置打印出不同颜色或纹理的单个物体，通常会使用多喷嘴打印机，其喷嘴在整个打印过程中轮流使用，每个喷嘴沉积不同类型的聚合物，以制造物品的不同部分。

这种方法的一大缺点是，由于多喷嘴 3D 打印机在喷嘴之间来回切换，最终会比单喷嘴打印机浪费更多的打印介质。 此外，打印对象中的不同聚合物之间无法逐渐过渡，聚合物之间的边界非常突然，这并不总是可取的。

一种建议的替代方案是使用一个喷嘴来沉积一种特殊的聚合物，这种聚合物会根据喷嘴加热的温度而呈现出不同的颜色或纹理。 问题是，喷嘴的加热和冷却都需要一段时间，因此打印过程同样会很漫长。

这就是"调速熨烫"的由来。该工艺由麻省理工学院和荷兰代尔夫特理工大学的科学家共同开发，利用未经改装的双喷嘴 3D 打印机，以及含有热敏活性成分的单一聚合物打印介质。

第一个喷嘴在恒定的温度下熔化并沉积聚合物，就像正常情况下一样。 第二个喷嘴不会沉积任何东西，同样保持恒温，但它会以不同的速度在沉积的聚合物表面来回移动。 它在一个区域停留的时间越长，该区域的温度就越高，活性成分的反应也就越大。

通过调节第二个喷嘴的速度，研究人员可以改变材料的色调，从而创造出具有复杂图案的物体。

该技术已经在三种打印介质上进行了测试。其中一种含有颗粒，加热时会发泡，从而使打印出的聚合物呈现出不透明或半透明的效果，手感粗糙或光滑。 除其他外，这种材料还被用来印制水瓶，其不透明的图案与半透明的背景相映成趣，同时还被用来印制自行车手把，其部分区域光滑，而其他区域则粗糙。

另外两种介质含有木纤维和软木纤维，这两种纤维在加热烧焦时会使聚合物呈现更深的颜色。

使用新技术打印的自行车握把，在需要的地方粗糙而有抓力

科学家们已经创建了计算机模型，可以确定第二个喷嘴在整个打印过程中的移动速度，以便使用特定的打印介质获得理想的效果。 现在，他们正在研究如何利用这项技术来改变单个打印物体的声学和机械特性。

由麻省理工学院的 Stefanie Mueller 教授和代尔夫特的 Zjenja Doubrovski 助理教授领导的研究论文可在线阅读，以下视频演示了调速熨烫过程。

代尔夫特理工大学和麻省理工学院的新型 3D 打印技术利用单一材料打印出高分辨率纹理