【加點製造】會變色的 3D 列印材料？單一墨水就能創造繽紛色彩

Posted By 加點製造 AddMaker on 3 月 19, 2024 in 3D列印, 加點製造, 案例研究, 特寫 | 0 comments

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作者：Addmaker

3D 列印材料依材質、特性等分成許多種類，各種材料適合的列印領域與應用範圍不盡相同，隨著材料技術的精進，在製程與應用上，有了更多新的突破！

「液態金屬」3D 列印技術，比現有技術快 10 倍

最近美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的研究團隊發表了新開發的「液態金屬列印」（liquid metal printing，LMP）技術。在列印金屬結構時，速度至少比現有的 3D 金屬技術快上 10 倍，可完成更大型的金屬結構。

目前市面上存在的金屬 3D 列印，主要以各種金屬粉末材料製造複雜形狀的金屬工件，打破了傳統技術鑄造、鍛造等在設計上的束縛，主要用於製造行態獨特且較少量的零件，對於許多行業都有深遠的影響，包括航太、汽車、醫療等等，而相較於傳統的金屬 3D 列印，液態金屬列印可望成為又一項重大的突破，以更快的速度製造出更大型的金屬結構。

（圖片來源：Addmaker 提供）

整個研發的過程經歷許多考驗，他們首先以電爐將鋁加熱到超過熔點，然後將液態金屬裝入機器的石墨坩堝中，透過陶瓷噴嘴輔以重力射出。由於熔融的鋁溫度太高，容易破壞其路徑上的材料，研究團隊嘗試許多不同的噴嘴材質，最初使用不銹鋼，後來嘗試了鈦金屬，最後選擇了陶瓷，但即使是陶瓷噴嘴也可能會因為噴嘴尖端的加熱不均勻而堵塞。

（圖片來源：Addmaker 提供）

解決了噴嘴的問題，在列印的過程中，熔融金屬鋁被擠壓到由 100 微米玻璃珠子形成的列印平台，依據預定路徑移動，然後冷卻、硬化形成一個不需要支撐物的 3D 結構。這款液態金屬列印技術比其他使用金屬的添加製造方法快上許多，並且能製造更大的成品，但現階段最大的缺點在於，解析度率相對較低，成品不夠精細。

儘管如此，這種技術仍有巨大的潛力，成品堅固耐得住打磨，並且可以應用於建築和大型的工業設計。

研究團隊預計繼續優化整體技術細節，首先在於改善液態金屬的流量控制、維持更一致的溫度，以防止噴嘴堵塞，而最終的目標，是讓此技術可應用於回收鋁材料，未來將有機會徹底改變現有的金屬製造與回收，在最耗能的金屬產業建立嶄新的製造模式。

不用換材料就能換顏色！「變色龍色」 3D 列印材料

讓 3D 列印的世界更繽紛多彩，也更環保！伊利諾伊大學（University of Illinois Urbana）研究人員跳出傳統思維，由變色龍、蝴蝶翅膀的能力取材，發展出了一款可以列印出多種色彩的 3D 列印材料。

我們傳統認知的顏色，主要來自於色素或染料所反射的光。在大自然中，許多生物有小到奈米級別變化的「結構色」。「變色龍色」（Chameleon colors）這套技術以紫外線輔助，能在列印過程中改變「結構色彩」，創造出鮮豔色彩，而且由於完全不需要改變材料就能變換色彩，相較於其他的列印材料更環保。

此一 3D 列印材料的原理，主要透過紫外線的變化控制特殊設計的交聯聚合物的蒸發組裝，可以在列印過程中改變結構色彩。這種果凍狀的材料在顯微鏡底下，是由主幹加上許多緊密接合的側鏈，成為類似「刷子」狀的結構，當材料由噴頭擠出時立即暴露於紫外光下，刷子尖端的分子會互相交織連結，這些交織在一起的分子在材料的表面形成特殊的奈米結構，而且會隨著不同的條件產生變化。