得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队开发出一种新型3D打印方法,能够使用单一材料和低成本设备制造具有不同硬度层次的复杂仿生结构(如人体手部模型)。这项名为CRAFT(热塑性塑料增材制造结晶度调控技术)的创新技术,有望推动医疗培训和防护装备的发展,并实现像素级精度的物体制造。

在实验验证阶段,团队成功制备出模拟皮肤、骨骼、韧带和肌腱等机械特性的人体手部模型。该模型采用低成本商用标准数字光处理打印机,仅使用单一原材料完成制造。打印机通过调控投射在液态环辛烯树脂上的光强,将树脂转化为固体塑料并实现结构复杂度。传统3D打印技术通常需要不同"墨水"才能获得差异化纹理效果。
分子级调控原理
得克萨斯大学化学系副教授扎克·佩奇解释道:"我们能在三维空间控制分子级有序度,从而彻底改变材料的机械与光学特性。仅需通过调节光强,就能利用极其简单廉价的原料实现这一切——其核心的简洁性令人振奋。"
高强度光照可使CRAFT技术生成类似骨骼的刚性结构,而较低强度则能形成更接近软组织的柔性区域。因此,该技术在医疗培训领域展现出巨大潜力,为传统人体解剖标本提供了一种成本效益更高、伦理复杂性更低且资源依赖性更小的替代方案。传统用于类似用途的多材料3D打印模型常因材料结合不佳而在应力下失效,难以还原真实手术场景。
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