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本文综述多材料挤压 3D 打印的多功能打印头,介绍其八类典型类型及混合形式,探讨在材料设计中作用、克服加工限制能力及对新兴应用影响,涵盖可调超材料、活细胞功能组织、集成传感软体机器人等应用,指出挑战与未来方向。
多材料挤压 3D 打印技术正推动生命科学与健康医学领域革新。打印头作为材料挤压 3D 打印系统的核心(cornerstone),如今已能处理几乎任何有机或无机材料。多材料功能进一步拓展了其通用性,实现了共挤出(coextrusion)、混合和材料切换。
先进的多功能打印头具备喷嘴尺寸和形状调整、打印头旋转以及原位性能调制(in situ property modulation)等特性。这些改进使得设计复杂度达到前所未有的高度,提高了生产效率,并能在多个长度尺度上制造复杂的材料成分。
在应用层面,该技术成果丰硕。从具有可调特性的超材料(metamaterials)到由活细胞构成的功能组织,再到集成传感功能的软体机器人,均展现出广阔的应用前景。
本综述全面概述了这一快速发展的领域,引入了八类典型的打印头类别及其混合类型。深入探讨了它们在材料设计中的角色、克服加工限制的能力以及对新兴应用的影响。此外,还指出了当前存在的开放性挑战,并对多材料 3D 打印的未来进行了展望。该综述为相关领域的研究人员和从业者提供了重要的参考,有助于推动多材料挤压 3D 打印技术在生命科学和健康医学领域的进一步发展与应用。