日前，來自英國Bristol大學的一支研究團隊開發出了一種全新的方法以實現複合材料的3D打印。據了解，這種獨特的方法使用超聲波來定位數以百萬(wan) 計的微小增強纖維，使其在微觀尺度上形成一種增強框架，從(cong) 而顯著提升材料強度。這種微觀結構的生成會(hui) 與(yu) 一個(ge) 聚焦的激光束協調同步，而後者的作用是固化環氧樹脂。

“實際上，這個(ge) 突破主要是基於(yu) 將數以百萬(wan) 計的微小纖維與(yu) 液態光敏樹脂混合起來打印的一個(ge) 簡單想法。”開發了該係統的博士生Tom Llewellyn-Jones解釋說：“這使得一種隨時可打印的材料，比如可以通過一個(ge) 小小的噴嘴進入需要的位置。而最終的對象則可以逐層打印生成，與(yu) 其他3D打印技術一樣。”

研究人們(men) 們(men) 麵臨(lin) 的最大挑戰就是如何找到一種方式操縱細微的纖維形成正確的結構，這樣才能使它們(men) 提供複合材料通常所具有的出色強度。最後，他們(men) 發現超聲波可用於(yu) 將纖維在聚合物內(nei) 排列成適當模式。研究人員隻需在打印過程中切換超聲駐波模式即可控製每個(ge) 纖維的精確排列方向。

“超聲能夠有效地在液態塑料中創建一個(ge) 結構化的力場，而這些纖維會(hui) 移動並與(yu) 該力場的低壓區域對齊，後者被稱為(wei) 節點。”Llewellyn-Jones解釋說。“然後使用一束聚焦的激光束對聚合物進行固化，這些纖維就被固定住了。”

使用一種可切換的聚焦激光模塊直接安裝到市場上現成的3D打印機上，研究團隊能夠使改裝後的機器打印速度達到20毫米/秒，這相當於(yu) 常規3D打印機的打印速度。此外，這一技術還可以有很大的靈活性，可以用於(yu) 創建傳(chuan) 統方式不可能實現的結果。而且幾乎任何類型、尺寸或形狀的纖維都能夠在這一新型係統內(nei) 使用，使得產(chan) 品設計師在智能材料領域獲得了更多新的可能性。

“我們(men) 的研究首次實現了在3D打印過程中事實控製其內(nei) 部微觀結構的分布，它展示了製造帶有複雜微觀結構的快速原型的潛力。”該校機械工程係超聲學教授Bruce Drinkwater說。“這種定向控製使我們(men) 能夠製造出具有指定材料特性的3D打印部件，而且不會(hui) 損失打印質量。”

“在提升對象強度的同時，我們(men) 的方法在智能材料領域也有相當廣泛的應用，比如打印充滿樹脂的膠囊以用於(yu) 自愈材料等。”該校航空航天工程係博士Richard Trask補充道。

關(guan) 於(yu) 該項成果的研究論文——《使用超聲波控製微觀尺度結構的3D打印部件（3D printed components with ultrasonically arranged microscale structure）》已經於(yu) 2016年1月19日刊登在了《Smart Materials and Structures》雜誌上。