墨水直写+光固化，厦门大学无支撑热固性材料3D打印技术

导读：如果将墨水直写和光固化两种技术结合起来，能实现怎样的3D打印效果？
     2025年12月8日，厦门大学与加州大学伯克利分校的研究人员们探讨的课题：他们共同构思了一种新方法，无需额外支撑结构即可用热固性材料制造零件。为此，他们采用了“墨水直写（Direct Ink Writing）”技术，并结合光固化系统。研究团队已打印出多个零件，这些零件无需支撑结构，能够悬空打印，不过其长期耐用性仍有待验证。



      这项研究被发表在Nature子刊《Nature Electronics》上，厦门大学吴德志教授团队表示：“热固性材料（如硅酮）广泛应用于工程和基础设施领域。然而，它们的3D打印过程存在固化时间长的问题，且制造独立结构所需的支撑设计极为复杂——因为这些结构在固化前容易变形坍塌。我们实验室的激光制造设备可直接打印热固性墨水材料，实现墨水的瞬时固化。”
      从团队发布的技术原理图中可以看出，这个3D打印技术首先有一个墨水直写的打印头来挤出树脂材料，然后利用可精准控制的激光，在热固性材料从打印喷头挤出的瞬间对其进行固化。打印过程中，集成激光聚焦于微米级聚合物射流，通过强光热效应使热固性材料在 0.25 秒内完成交联固化。该工艺的打印分辨率可达 50 微米，材料的机械性能可调范围高达 10 倍，电学性能可调范围最高达 20 倍。这种方式大幅加快了打印速度，更重要的是，该技术彻底摆脱了支撑结构的依赖，实现了“悬空打印”。



例如图中打印的这个蝴蝶翅膀结构，如果使用常规的FDM或者DLP光固化等打印技术，大概率是需要打印支撑结构的。

       研究人员还提到另一大优势：通过该工艺可对材料的机械性能和电学性能进行可编程设计。3D打印结构的性能具有可定制性。例如，可通过调整打印参数来改变局部机械刚度和导电性能，使结构的不同区域呈现出不同的柔韧性或刚性，同时调节其导电效率的高低。此外，通过多个打印头等配置也可以打印不同颜色的数值材料。这项技术与之前我们报道过的Massivit 3D 的凝胶点胶打印技术类似，也是先挤出材料，然后再用UV光进行固化，这项技术目前已经产业化

     研究团队已通过该技术打印出多种结构，验证了其应用潜力，包括柔性传感器、可拉伸电子元件以及磁性机器人等。吴德志总结道：“我们接下来计划搭建一个稳定的3D打印平台，用于制造柔性多功能设备。同时，我们将扩大可打印墨水的种类，并针对工业应用（如柔性电子、有机芯片等）研究优化打印参数。”