3D打印玩出新花樣：空中打印三維金屬（視頻為證！）

材料牛注：3D打印技術和導電金屬油墨的激光退火沒有支撐也能夠定制電子和生物醫學設備。

激光輔助的直接墨水打印，能夠在沒有任何輔助支撐結構的條件下打印出這種微妙的三維蝴蝶。

“平整”和“剛性”通常用來描述電子設備的術語。但隨著對靈活、可穿戴電子、傳感器、天線和生物醫學設備需求的不斷增加，哈佛的Wyss生物工程研究所和約翰A.保爾森工程與應用科學學院(SEAS)組成的一個小組創新出一種令人眼界大開的打印復雜金屬結構的新方法–這種方法看似懸在半空中。

在5月16日PNAS的在線報道中，該激光輔助直接墨水書寫方法能使微小的金屬，獨立的三維結構在無輔助支撐材料的情況下一步完成。該研究由Wyss核心教員Jennifer Lewis教授領導。

“這一最新進展讓我真的無比興奮，它能使3D打印和退火柔性金屬電極和復雜的結構好似在空中完成，” Jennifer Lewis說到。

研究人員用納米銀粒子組成的墨水，通過打印噴嘴發射出去，然后使用精確編程的激光退火，其中激光主要用于采用適量的能量來驅動油墨的固化。打印噴頭沿X，Y，和Z軸和結合旋轉打印階段來完成自由曲面的加工。在這種方式中，微小的半球形，螺旋形圖案，甚至是一個由不超過一個頭發的寬度的銀絲制成的蝴蝶圖案可以于幾秒鐘內在自由空間打印完成。打印使用的導線表現出良好的導電性，幾乎能與銀相媲美。

相比傳統的用于制造導電的金屬功能的三維印刷技術，激光輔助直接墨水打印不僅具有優越的生產曲線的能力，復雜的線結構能夠一步完成，而且在本地化的激光加熱使導電性的銀線直接打印在低成本塑料基板上的能力。

根據這項研究的第一作者、Wyss研究所博士后研究員Mark Skylar-Scott，珩磨技術最具挑戰性的方面是優化噴嘴激光分離距離。

“如果激在打印過程中光太接近噴嘴，熱量向上流動會堵塞噴嘴固化油墨的進行，” Skylar-Scott解釋說。“為了解決這個問題，我們設計了一個傳熱模型，考慮到溫度沿一個給定的銀線圖案分布，使我們能夠調節的噴嘴和激光之間的距離，來更好的控制激光退火過程中的飛行。”

最終得出，該方法不僅可以產生掃頻曲線和螺旋，也可以隨著尖銳角轉彎和方向的變化寫進銀油墨稀薄的空氣，展現出了電子和生物醫學設備依靠定制金屬架構新的應用潛力無限。

“使用復雜的激光技術來提高3D打印功能，不僅增加了新的產品種類，它也使固體邊界自由形式的制造進入一個令人興奮的新領域，再次表明了先前接受設計的局限性，可以通過創新來克服，” Wyss研究所主任Donald Ingber表示。

附空中3D打印視頻：

感謝材料牛編輯糯米提供素材。

原文參考鏈接：Printing metal in midair