多材料3D打印技術的案例
多材料3D打印技術取得重大突破
現在，來自新加坡科技設計大學和上海交通大學的研究團隊開發出了具有可調剛度的3D打印多材料驅動器，這可以避免因任務不同而不得不更換驅動器。
這款驅動器包括一層活化形狀記憶聚合物(SMP)，該材料可以根據溫度的變化而改變剛度。先前，嘗試用形狀記憶聚合物制造驅動器，其結果并不理想，響應緩慢，清晰度有限。但該跨國研究團隊使用直寫成型技術和多材料3D打印技術，將加熱元件和冷卻元件插入驅動器中，從而研發出首個快速響應、剛度可調的軟性驅動器。
此項目的共同負責人之一，新加坡科技設計大學科學和數學系的助理教授Qi (Kevin) Ge說道：“我們將商用噴墨多材料3D打印技術與直寫成型技術相結合，制造出全打印快速響應、剛度可調的驅動器，嵌入式形狀記憶聚合物層可以形成剛度可調性，而快速響應則由于嵌入式加熱元件和冷卻元件?！?形狀記憶聚合物層使得驅動器的硬度是基材的120多倍，還不失靈活性，并且，得益于溫度控制元素，在僅僅32秒內，驅動器可以經受整個冷熱循環(從25°C上升到70°C，然后回落至25°C)！葛教授說道：“變形驅動器在其僵硬狀態下甚至在釋放壓縮空氣之后，可以執行荷載任務。更重要的是，冷熱循環可以在大約半分鐘內完成。”
此外，該團隊還設計了計算機模型，用于指導后續驅動器的設計。新加坡科技設計大學博士后研究員、論文共同第一作者張元芳說道：“我們還建立了計算模型，以模擬首個驅動器的機械性能和熱電性能，一旦通過實驗驗證，這些模型將用于指導快速響應、剛度可調驅動器的設計，并幫助提升負載能力。
當然，沒有經過實踐檢驗，任何研究都是不完整的，所以研究團隊制作了帶有三個快速響應、剛度可調驅動器的機械手，并演示了它舉起和抓取各種物體，包括燈泡和啞鈴。
展開 源自哈佛大學的Voxel8 多材料3D打印技術，將進入鞋面規模定制化生產領域
運動鞋鞋面、鞋底中的塑料部件所采用的制造技術以模具制造為主。傳統模具的工藝流程既昂貴又耗時，屬于勞動密集型的產業，并且制造基地集中，生產受到地域性的限制。盡管這種傳統制造模式在大批量生產方面已經十分成熟，但是難以滿足柔性定制化生產的需求。
為了滿足消費者對定制化運動鞋產品的需求，打造柔性的規模定制化生產能力，成為運動鞋制造商關注的焦點。而無需模具即可直接進行塑料鞋部件制造的3D打印/增材制造技術，逐漸在運動鞋制造領域受到重視。
2017年以來，陸續登陸市場的幾款帶有3D打印鞋中底的運動鞋，例如阿迪達斯Futurecraft 4D,Under Amour Under Armour Architech，匹克Future I，都是運動鞋制造商在批量定制化生產方面所進行的嘗試。
近日，美國一家專注于多材料3D打印技術的企業Voxel8 推出了一種新的鞋部件定制化制造3D打印技術ActiveMix?，這是一種面向運動鞋鞋面聚氨酯部件定制化生產的技術。
年產量高達50萬雙的規模定制生產技術
Voxel8 的創始人是哈佛大學Wyss研究所的Jennifer Lewis 教授，Voxel8 一直專注于多材料3D打印技術，在推出ActiveMix?技術之前，Voxel8 聚焦于電子3D打印領域。Voxel8的多材料3D打印技術有兩種3D打印功能，其中一種是基于FFF/FDM 材料擠出工藝的3D打印頭，另一種是可以打印導電銀墨水的3D打印噴嘴。Voxel8 3D打印機除了可以通過一次連續的打印任務創建一些簡單的電子部件之外，還可以通過很方便的停止/啟動功能，將一些外部部件在打印過程中嵌入對象，然后繼續打印。
展開 陶瓷/金屬/聚合物多材料3D打印在一起：CeraFab Multi
南極熊導讀：多材料3D打印正在成為科技前沿的熱點，但絕大部分的多材料3D打印是同類型材料的復合，比如不同的金屬材料嫁接打印，不同高分子材料的混合打印。如果有一種技術能將陶瓷與金屬或聚合物3D打印在一起，會發揮出什么樣的價值呢？
增材制造技術如今在諸如醫療、電子和航空航天等領域正日益發揮出引領創新的作用，尤其是在現有應用方案無法更進一步而需要突破某些瓶頸的時候。其中，復合材料3D打印受到了格外廣泛的關注，因為它能夠為制造特定具有改進性能的功能部件提供額外的可能性。
Lithoz 作為陶瓷增材制造的全球市場引領者和技術先驅 ，一直在開發突破性的多材料3D打印技術。如今借助Lithoz全新推出的多材料3D打印機，增材制造不再局限于單項材料。CeraFab Multi 2M30充分利用了增材制造的全部潛力，可在單個組件中對陶瓷、金屬和聚合物等不同材料及其特性進行組合處理。
△CeraFab Multi 2M30 復合材料3D打印設備
通過將設計空間擴展到不同的材料，復合材料的一體打印成型將使得3D打印零件的顛覆性設計成為可能，通過多種材料的復合成型，組件中的一部分到另一部分即可實現材料成分與結構的改變，從而達到某種屬性或功能的對應變化。這樣具有不同成分和/或微觀結構的特殊類型高級復合材料，也被稱為功能梯度材料（FGM）和功能梯度結構（FGS）。無需進行后道的連接或組裝，即可實現高度復雜的形狀與不同材料相結合的結構，非常適用于替換傳統分體式設計的組裝部件。
△CeraFab Multi 可以實現的復合材料的潛在結構設計組合
CeraFab Multi 2M30的成型艙由兩個料盤系統組成。兩個獨立的料盤系統意味著陶瓷可以與其他陶瓷、聚合物或金屬結合。
展開 每日一品：國產多材料高精度陶瓷3D打印機，迅實科技已開始交付
今天，南極熊在全球3D打印產品庫product.nanjixiong.com里驚喜地發現一個很有意思的產品：來自浙江迅實科技的多材料高精度陶瓷3D打印機。
多材料高精度陶瓷3D打印機是一款專業用于科學研究的打印設備，由浙江迅實科技研發生產完成。該設備是國內首臺可打印多材料，集高精度3D打印機于一體的陶瓷3D打印設備。
陶瓷3D打印機的應用優勢
和傳統工藝相比，陶瓷3D打印技術具有精度高、自由設計、無需模具、可控制造復雜結構等顯著優勢。目前已經開發的陶瓷成型方法有SLA、DLP、激光燒結、熔融沉積等，就表面質量和成型效果來說光固化技術體現出更好的打印效果。迅實根據市場需求，早年已經研發出桌面級和工業級的的DLP陶瓷3D打印機。
隨著陶瓷3D打印技術的逐漸成熟，越來越多的領域正在使用該技術解決傳統工藝無法解決的痛點問題。在應用過程中，我們也認識到受材料和精度限制，某些前沿產業應用存在一定局限性。因此針對科研機構的需求，我們研發生產出集多材料和高精度為一體的陶瓷3D打印機。
多材料3D打印技術，顯著提升陶瓷模型性能
如下圖展示，設備配有多個打印槽，用于放置不同的打印材料。設備通過打印平臺的機械移動進行材料的固化疊加，最終打印完成多材料模型。
多材料陶瓷3D打印一方面降低了陶瓷打印對材料的要求門檻，另一方面有效減少了單材料模型的性能短板，提高打印產品的熱穩定性、強度、韌性等。
此外，該臺設備還表現出了其他優異性能：
1.僅需50g打印材料即可啟動打印，節省材料，降低成本。
展開 
科學家利用3D打印技術，成功打印出多材料微結構！
最近，德國科學家團隊通過將微流體系統結合到直接激光寫入（DLW）3D打印機中，打印出了由多種材料組成的微結構。從3D打印的微流體系統到3D打印的可移動微結構，3D微米和納米打印機的成就已經很成熟。增加一些現成的組件可以釋放直接激光寫入3D打印機（某些型號）的真正潛力。
該團隊由Frederik Mayer在卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的納米技術研究所（INT）領導。他們使用商用微流體組件（如連接器，流量開關，閥門，流量控制器和開關流量矩陣）在Nanoscribe Photonic Professional GT DLW 3D打印機周圍建模微流體系統。星形選擇器控制將哪種流體注入構建區域。由于光學聚焦的限制，DLW的構建高度僅為100微米，因此僅將極少量的流體注入構建區域以通過激光選擇性地固化。然后可以選擇另一種流體材料并注入以進行固化，并且它們的原型微流體選擇器可以處理多達七種不同的材料。
為了展示其功能，團隊3D打印了基于多種發射顏色的確定性微結構3D熒光安全特征。為了制造幾乎不可見的結構，他們在微流體系統中使用了“七種不同的液體：用于結構骨架的非熒光光刻膠，含有熒光半導體量子點的四種光刻膠和具有不同發光顏色的有機染料，以及兩種顯影劑（mr-Dev 600） “開發商是用來沖洗其他材料的溶劑。
結果是一個五層物體，其中不同熒光標記的復雜網格選擇性地定位在整個層中。整個物體只有112微米寬，只有54微米高，所以將七種不同的材料排列成一個精確的三維陣列，這個物體很小。事實上，當通過微流體系統注入時，結構非常微小，所有流體都經歷層流（當所有分子沿平行方向行進時發生的非湍流狀態）。在x，y和z方向上具有26×26×5個可能的標記位置，安全特征可以存儲7.8kbit的信息。
展開 多材料3D打印技術：Desktop Metal收購Aerosint
南極熊早前分析過，Desktop Metal這家公司自2021年初SPAC上市之后成功解鎖“購買欲”，曾先后收購了EnvisionTEC、Adaptive3D和Forust等公司。這不，最近又“剁手”了！
南極熊獲悉，美國Desktop Metal（DM）于2021年7月12日宣布，已收購比利時數字工藝多材料粉末沉積系統制造商Aerosint，繼續為增材制造2.0擴大產品組合。目前，收購價格尚未公開。Desktop Metal創始人兼首席執行官Ric Fulop表示：“這項交易推進了差異化打印技術戰略，這些技術能夠大規模擴展AM 2.0應用集?！?△多金屬熱交換器采用Aerosint選擇性粉末沉積技術，不銹鋼外表面與冷卻回路中其他組件匹配，銅合金內表面可提高耐腐蝕性。（照片：美國商業資訊）
他稱，多材料打印是3D打印的下一個前沿領域。今天人們打印零件，但在未來，人們將希望打印完整產品，這些產品可能由多種材料組成。Aerosint的核心技術和相關粉末加工系統的工業化將為3D打印提供許多好處，并期待與Aerosint的新同事合作，使這項獨特的技術成熟，最終集成到未來推出的產品中。
△多材料打印
為什么選中Aerosint？
Aerosint成立于2016年，總部位于比利時，提供專有數字工藝的粉末沉積系統，能夠選擇性地沉積兩種或多種粉末，形成包含多種材料的單個薄粉末層。公司的選擇性粉末沉積技術可在打印過程中對材料放置進行全三維控制，并可集成到任何粉末床增材制造工藝中，例如激光粉末床熔融、粘合劑噴射、高速燒結或選擇性激光燒結。這種新的多材料粉末沉積方法旨在支持各種聚合物、金屬和陶瓷的高速打印。
展開 突破性3D打印光固化空間控制技術，多波長實現多材料混合制造
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ature Communications期刊上又發布了一篇意義重大的3D打印技術《Multimaterial actinic spatial control 3D and 4D printing》：
多波長光源，同時3D打印多種光敏樹脂材料。
如今，光固化3D打印技術已經被廣泛采用在齒科、首飾、手辦、汽車、消費電子、衣服、鞋子等領域。然而如上圖一樣的常規光固化3D打印機，一次仍然只能打印一種材料。如果憑借光固化3D打印技術的高精度，加上多材料的話，就能實現多性能的打印效果，將大大拓寬應用范圍。
△FDM技術類型的3D打印機可以通過增加噴頭數量/增加進料通道等辦法來實現多色或者多種材料同時打印。
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金屬3D打印機通過材料混構3D打印（MMSLM）技術，也可以實現不同粉末的混構打印，適用于加工對不同部位有不同要求的金屬器件（能夠提高器件性能，并增加使用壽命）。圖片來源：德迪智能
而在光固化領域，多材料或者說混合材料的3D打印，一直沒有突破。2019年3月15日，一篇發表在《Nature Communications》上的論文，給出了新穎的解決辦法。
威斯康星大學麥迪遜分校的科學家開發出一種新型3D打印機，它擁有可見光和紫外光兩種模式，可以同時打印多種光敏樹脂材料。
技術原理
①該方法利用多材料光固化空間控制（MASC）技術，在增材制造過程中根據不同的材料化學成分選擇不同的光源波長。多組分光敏素包括具有相應的自由基和陽離子引發劑的丙烯酸酯和環氧化物基單體。
②在長波長（可見光）照射下，觀察到丙烯酸酯組分的優先固化。在短波長（UV）照射下，摻入丙烯酸酯和環氧化物組分的組合優先固化。
展開 視覺閉環控制多材料噴墨3D打印技術，Inkbit劍指規?；慨a聚合物零部件
2022年11月15日，2022德國Formnext 3D打印展會于在德國法蘭克福展覽中心開幕，共有730逾家企業確認參與本屆展會，在展會同期主題活動，將圍繞增材制造在建筑、航空航天、陶瓷應用和投資界等多樣化領域中的新理念與新趨勢展開討論，南極熊作為3D打印行業專業媒體，將對本次展會做詳細的報道，可以關注（Formnext 2022專欄：https://www.nanjixiong.com/forum-227-1.html）。
△Inkbit展臺
在本次的Formnext 2022展會現場，麻省理工學院 CSAIL 孵化的3D打印創業公司 Inkbit展示了其多材料噴墨 3D 打印機Inkbit Vista。這款設備基于MIT專有的視覺控制噴射技術運行，是一臺提供打印過程閉環反饋控制的 3D 打印機。使用專有的 3D 掃描系統在沉積后生成每一層的圖像。來自每一層的掃描數據與源零件幾何形狀結合使用以生成下一層。動態、實時的圖層生成確保每次都能快速準確地構建零件。
△打印過程，平臺移動
3D 掃描的數據還用于訓練機器學習算法，使 3D 打印機能夠學習每種材料的特性并做出預測。這確保了每次都能快速，準確地制造零件。每層掃描還能夠為打印的每個零件生成完整的 3D 重建，從而為每個打印提供完整的數字記錄，從而確保對每個零件進行100％的質量控制。
Vista專為車間而打造，面向尋求快速原型制作和最終用途生產的制造商，并適合在多材料機器人，牙科，汽車甚至產品包裝中使用。
展開 3DCERAM將攜陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印流程解決方案亮相Formnext
展會將貫穿增材制造、材料、粉末冶金及后處理等一系列先進的材料、技術、設備以及產品，精準面向中國市場，輻射影響整個亞洲，為中國乃至亞洲的制造業帶來全新的商貿機遇，南極熊作為本次展會的戰略合作媒體，將全程對展會進行全方位的報道，并且開通了Formnext頻道：https://www.nanjixiong.com/forum-227-1.html 。
3Dceram展臺：9號館C66
作為陶瓷3D打印領域的技術領先者 ，3DCERAM將攜最新的陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印（新材料研發-后處理）全流程解決方案重磅亮相，超多精彩看點等您來。
3DCERAM源自法國，作為陶瓷增材制造的領先者，經過20年的積累，將自身在材料領域的技術經驗與3D打印完美的結合在一起，形成了一套快速制備復雜結構陶瓷的獨特技術，并且由于光固化技術的廣泛通用性，打印材料的種類可從非金屬延申到部分金屬材質。
△SLA光固化+直寫式（Hybrid）多材料3D打印系統
基于3DCERAM設備高度開放的軟件系統和光固化打印技術廣泛的適用性，目前可打印的材質已不限于常規的氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷，山東大學等相關單位開始利用光固化技術制備鐵氧體材料、高熵合金、高溫合金等，當然也包括在參與的3D打印制備燃料電池項目計劃中的陶瓷/金屬復合光固化3D打印。
據南極熊了解，3DCERAM從2021起推出了“打印材料開放計劃”，旨在通過與相關材料研發單位合作，推動打印材料本土化，同時推進光固化陶瓷打印材料、光固化金屬打印材料、光固化復合打印材料的研發及在相關領域的應用.
展開 切片軟件Simplify3D推出V4.1版本，改進多材料3D打印控制
2018年11月，南極熊從外媒獲悉，位于俄亥俄州的3D打印切片軟件提供商Simplify3D推出了Simplify3D 4.1版，其中包含用于提高打印質量的智能刀具路徑，以及用于控制打印過程的定制選項。
據Simplify3D首席執行官Clayton Webster稱：“4.1版本將為專業用戶提供解決更復雜項目所需的控制，同時還提供更多智能，以簡化準備過程并確保高質量的結果。”
△使用Simplify3D 4.1的多材料渦輪機殼體
Simplify3D軟件
Simplify3D版本4.1在版本4.0推出后超過一年，推出了可變打印設置，動態特征尺寸和改進模型基礎等新功能。 該軟件的其他重要補充包括將3D打印材料與故障排除和優化進行比較的選項。 “超過5年，我們擴展了我們軟件的功能，以充分利用增材制造技術的最新進展，”韋伯斯特補充道，“4.1版本是軟件的一大進步，幾乎在每個方面都有所改進。 ”
“這些工具將繼續向專業用戶提供他們需要推動增材制造邊界的選擇?！?Simplify3D 4.1
Simplify3D 4.1現在最多可同時支持6種打印材料，并可在材料更改之間自動處理。通過這種支持，改進了層間啟動，即“Prime Pillar”和“Ozeze Shield”，它們已被添加以改進層和多種材料的定義。正如Simplify3D所說的那樣，使用V 4.1“每個工具都會在需要的時候準備就緒，從而使打印更清晰，色彩清晰度更高。”
為了在單個構建板上3D打印多個對象，已經進行了順序打印增強。自動碰撞避免識別潛在的部件碰撞以防止它們。并且增加了順序筏板結構以提高附著力并減少故障。
另一個更新允許軟件處理更大和更復雜的構建，包括改進的打印時間估計。后處理腳本引擎還有助于在導出之前對構建文件進行快速修改。
展開 PEEK材料3D打印隱形冠軍遠鑄智能，引領高性能多材料工業FDM生產級應用潮流
2021亞洲3D打印、增材制造展覽會 (TCT Asia)于2021年5月26日-28日在國家會展中心（上海）7.1館隆重舉辦。作為官方戰略合作媒體，南極熊將會全程現場報道（地址https://www.nanjixiong.com/forum-229-1.html，或者直接下載安裝【南極熊3D打印】手機APP）,直播本次展會上的250多家3D打印展商，為未能到現場的觀眾開啟一雙南極熊之眼，領略行業風采。
南極熊發現，致力于工業FFF/FDM 3D打印技術、全球領先的高性能材料3D打印設備供應商上海遠鑄智能技術有限公司（INTAMSYS）展出了多款高性能多材料產品。
高性能材料生產級3D打印設備FUNMAT PRO 610 HT
FUNMAT PRO 610 HT作為INTAMSYS的熔融沉積成型（FFF）打印技術的創新之作重磅亮相TCT，具備先進的高溫系統管理設計，全金屬雙噴頭溫度最高可達500℃，恒溫腔室溫度可達300℃,能夠滿足工業級高性能材料打印的需求，大尺寸打印平臺可實現小批量生產,最大打印尺寸可達610×508×508mm，可打印大尺寸的PEEK/PEKK/ULTEM?(PEI)/PPSU等高性能材料，具有很好的穩定性和可靠性,能夠用于連續生產，開放材料系統可以幫助用戶節省更多打印材料成本。
智能多材料工業級3D打印設備FUNMAT PRO 410
FUNMAT PRO 410具有智能雙噴頭，可同時打印兩種材料，并且可打印水溶性支撐材料，極大地簡化了打印復雜鏤空結構的后處理過程。
展開 
多向晶格+3D打印：全新人造超材料輕便又堅固
近期英國帝國理工學院團隊發表了一項材料學最新成果，即一種全新人造超材料，該種材料強度增加但質量依舊較輕，這種材料是利用多向晶格，并結合3D打印技術制成，而其中新型晶格則是根據強金屬合金的基本原理設計的。
注：網絡配圖
晶格結構由重復節點和連接支柱組成，結合3D打印技術，制造出來的材料既輕便又堅固。然而，一旦這些材料失效，會帶來災難性后果，這限制了它們的實際應用。而失效的原因在于這些材料的結構——晶格整體取向單一。
同樣的現象也存在于金屬單晶中，其結構類似，內部會沿特定平面發生滑移而變形。不過，在包含不同取向晶粒的多晶材料中，晶粒邊界有助于阻止正在成形的滑移和裂縫進一步蔓延，因而可以提高這些材料抵抗變形的能力。
注：網絡配圖
此次，帝國理工學院科學家模擬多晶材料，設計了具有粒狀結構的新型晶格狀超材料，使內部晶格的不同區域具有不同的取向。
研究人員發現，粒狀超材料（又稱“變斑晶”）發生形變時，比傳統超材料更堅固，更耐損。與多晶材料一樣，“變斑晶”的強度可以通過縮小每個粒狀晶格區域的尺寸來增強。
研究團隊創造了在施壓后能夠扭變成不同構型的特殊“變斑晶”，模仿的是晶體材料中類似的重排。綜合而言，這些成果將會為科學界帶來更加堅固且適合于各種應用的輕型3D打印材料。
新材料迭代的速度，除了與科學家對物質基礎性狀的理解程度有關，還與新理論及相關驗證的效率有關，甚至與生產工藝、模擬工具的創新能力都息息相關。掌握其中的奧秘，學會調整某些參數，創造出符合生產、生活需求的全新材料，這就是化學家被喚作“魔法師”的重要原因。
來源：科技日報
展開 2018五大創新3D打印公司：復合材料、多材料SLS、拓撲優化、PEEK、納米級
此外，還將為進一步完善Fortify的INFORM打印分析軟件而開展研發工作，并在采用MultiMech進行微結構分析的基礎上，利用他們的Fluxprint工藝而生成更加復雜的微結構。利用Fortify的打印分析軟件和Fluxprint打印能力，MultiMech將作為一個工具，為實現擁有最佳纖維取向的復合材料部件的閉環迭代設計而提供必要的反饋。隨著業務的擴展，MultiMechanics和Fortify還計劃在Fortify打印機中集成MultiMech API，以使MultiMechanics的仿真能力惠及Fortify的用戶。
②Aerosint多材料SLS 3D打印
Aerosint總部位于比利時，是一家擁有選擇性激光燒結（SLS）技術的初創公司，該技術可同時對多種粉末進行3D打印。 該公司的雙粉末分配器是一種附加產品，可定制并安裝在現成的聚合物粉末3D打印機中。
Aerosint首席技術官Matthias Hick說：“我們相信多材料是3D打印的下一個發展。 多材料將實現零件優化和功能化，就像其他制造技術無法做到的那樣。 用我們的粉末沉積涂覆機取代SLS / SLM打印機中的傳統涂覆機，可以將多種材料的功能帶到30多年來一直存在的強大且經過驗證的技術中?！?它使用一種新的多粉末分配技術，由多個圖案鼓（每個粉末類型一個）組成的分配器，可以逐行選擇性地沉積細粉末體素。這個過程產生一個由多于一種基礎材料組成的燒結就緒粉末層，并且可以以高達200mm / s的速度進行圖案化，與現在的SLS涂布機的行進速度相當。
△鋪粉器有兩種材料，灰色為支撐材料，藍色為模型材料
△激光燒結模型材料，支持材料耐高溫可以多次回收重復利用，降低粉末消耗成本。
展開 美國西北大學多材料3D打印仿生螺旋結構
美國西北大學的Zaheri等利用Stratasys開發的多材料3D打印機Connex350對螺旋結構進行了仿生打印，借此研究螺旋結構對結構損傷容限性能。
Zaheri等將研究成果發表分析了甲蟲在不同生命階段的鞘翅中纖維的排布特點，研究發現甲蟲會因為不同生命階段的生物需求，而讓鞘翅中的纖維有不同的排布，如圖1所示，在幼蟲階段，纖維是完全螺旋排布；而在成熟階段，纖維呈現不完全的螺旋排布。原因在于，幼蟲階段，甲蟲最大的需求是保護自身安全，因此高剛度纖維排布；而在甲蟲成熟階段，甲蟲需要哺食獵物，因此鞘翅要平衡飛行性能，所以采用不完全的螺旋排布設計。
圖1 甲蟲在不同生長階段的結構形態：幼蟲（TypeⅠ）和成熟期（TypeⅡ）
文章中對不同螺旋角度對結構綜合性能的影響進行了分析，實驗及分析表明較低的單層螺旋角可產生改善的各向同性和增強的韌性，螺旋結構具有較高的靈活性。
生物中有很多優異的結構可以為人類提供嶄新的思路，為工程中的問題提供解決方案，為新材料結構的設計提供嶄新的設計思路。類似這樣的螺旋結構，3D打印為其研究提供了有效技術支撐，為仿生材料的應用提供了實現途徑，在不久的未來，隨著3D打印科技的發展，仿生方面的研究將進入全新的領域。
來源：機械制造系統工程國家重點實驗室
展開 美國宇航局先進復合材料技術之3D打印碳纖維復合材料
技術概述
美國宇航局格倫研究中心（NASA Glenn Research Center）的創新者與路易斯維爾大學和美國空軍合作，開發了一種增材制造技術，使用熱固性聚酰亞胺樹脂生產具有高溫性能的復合材料零件。
該工藝使用選擇性激光燒結（SLS）來熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹脂的粉末狀產品，該樹脂填充有精細研磨的碳纖維。隨后可以對所得復合材料零件進行后固化，為高溫航空航天應用做準備，從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復合材料零件。
這是增材制造聚合物技術的重大進步，通過提供一種需要相對較低熔融溫度的SLS工藝，創建得到具有高溫能力的復合材料，從而能夠對具有復雜幾何形狀的零件進行3D打印，以實現高性能應用。
? 3D科學谷白皮書
技術特征
NASA的這項技術是首個成功實現高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復合材料的3D打印技術。對碳纖維填充的RTM370進行選擇性激光燒結后進行后固化，以實現更高的溫度性能，從而獲得玻璃化轉變溫度為370℃的復合材料部件。
▲NASA 通過SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復合材料，打印完成后需進行后固化。
SLS工藝通常使用熱塑性聚合物粉末，所得零件的有效溫度范圍為150-185°C，但與傳統加工材料相比，通常較弱。最近，高溫熱塑性塑料已經通過高溫SLS工藝制造成3D零件，需要380°C的熔化溫度，但這些部件的可用溫度范圍仍低于200°C。
NASA的熱固性聚酰亞胺復合材料在150-240°C之間可熔融加工，允許使用常規SLS 3D打印設備。隨后，使用多步驟循環對所得零件進行后固化，將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉變溫度，同時避免在過程中發生尺寸變化。
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