由桑迪亚国家实验室牵头,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、俄勒冈州立大学及麻省理工学院共同组成的跨机构团队,今日正式发布一套面向热固性聚合物的直接墨水写入(DIW)3D打印实时监测与控制系统,可在打印过程中即时“看见”并调控聚合反应,显著缩短成型周期、降低材料浪费并提升零件一致性。
一、核心技术:双传感+AI闭环
该系统融合了红外热成像与可见光光学传感两大手段:
• 红外相机实时捕捉因放热反应而产生的温度梯度,精准定位正在固化的区域;
• 光学传感器通过颜色与透明度变化,量化材料转化率。
采集到的数据被输入基于机器学习的闭环控制算法,算法能预测聚合前沿的运动趋势,并动态调整喷头速度、墨水流量与沉积温度,克服了传统阈值式控制器面对复杂聚合动力学时的滞后与偏差。
二、验证结果:性能全面提升
团队以工业界常用的丙烯酸酯热固墨水进行测试。与常规后固化样品相比,新系统打印出的零件在固化均匀性、拉伸强度及尺寸精度上均显著提升。所有硬件均为市售器件,软件开源,可直接嵌入现有工业打印机,亦可扩展至其它热激活体系。
三、DIW技术多点开花
除上述成果外,全球多个团队正从不同维度推进DIW:
• 约翰斯·霍普金斯大学发布“T-Code”编程语言,首次将路径规划与喷头控制解耦,实现多材料连续打印而不中断;
• 韩国科学技术院、淑明女子大学与Aldaver合作,将DIW用于织物电子,直接在布料双侧构建可拉伸传感器,为智能服装提供可扩展的制造方案。
业内观点认为,随着实时监测、智能控制及多材料兼容技术的成熟,热固性DIW 3D打印正在加速走向规模化生产,有望在航空航天、新能源车及柔性电子领域催生新一轮创新浪潮。
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