麻省理工學(xué)院研究人員開發(fā)的一種新方法使用標(biāo)準(zhǔn)的3D打印機(jī)來生產(chǎn)功能正常的設(shè)備，這些設(shè)備中已經(jīng)嵌入了電子設(shè)備。這些設(shè)備由包含多種互連材料的纖維制成，這些材料可以照亮，感知周圍環(huán)境，存儲能量或執(zhí)行其他操作。

麻省理工學(xué)院的博士生加布里埃爾·洛克(Gabriel Loke)，約翰·約翰·安諾普洛斯(John Joannopoulos)教授和尤爾·芬克(Yoel Fink)教授以及麻省理工學(xué)院和其他四所大學(xué)的一篇論文在《自然通訊》雜志中描述了這種新的3-D打印方法。

該系統(tǒng)利用配備了特殊噴嘴和新型長絲的傳統(tǒng)3-D打印機(jī)來代替通常的單材料聚合物長絲，該聚合物單絲通常在從打印機(jī)噴嘴中擠出之前會完全熔化。研究人員的新型長絲具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)由以精確配置排列的不同材料組成，并被外部的聚合物包層包圍。

在新的打印機(jī)中，噴嘴在較低的溫度下工作，并且將細(xì)絲拉過較快的傳統(tǒng)打印機(jī)，因此只有其外層部分熔融。內(nèi)部保持涼爽和堅固，其嵌入式電子功能不受影響。這樣，表面剛好融化，使其在打印過程中牢固地粘附到相鄰的細(xì)絲上，從而形成堅固的3-D結(jié)構(gòu)。

燈絲中的內(nèi)部組件包括用作導(dǎo)體的金屬線，可用于控制主動功能的半導(dǎo)體以及防止線彼此接觸的聚合物絕緣體。作為演示，該團(tuán)隊使用包含發(fā)光和光檢測電子器件的燈絲為模型飛機(jī)印制了機(jī)翼。這些組件可能會揭示出可能會形成的任何細(xì)微裂紋的形成。

雖然模型機(jī)翼中使用的細(xì)絲包含八種不同的材料，但洛克表示，原則上它們可以包含更多的材料。他說，在完成這項工作之前，“仍然沒有一種能夠在一個平臺上沉積金屬，半導(dǎo)體和聚合物的打印機(jī)，因為打印每種材料需要不同的硬件和技術(shù)。”

Loke說，這種方法的速度是目前任何其他制造3D裝置的方法的三倍，并且與所有3-D打印機(jī)一樣，在可生產(chǎn)的形式種類方面比典型的制造方法具有更大的靈活性。 。他說：“對于3D打印而言，這種方法能夠構(gòu)建任何自由形狀的設(shè)備，這是迄今為止其他任何方法都無法實現(xiàn)的。”