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卡内基梅隆大学改进FFF3D打印机率先开发具有静电纺丝功能的开源Prusai3缓冲

时间：2022年07月21日

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4月21日消息，卡内基梅隆大学（CMU）人机交互研究所（HCII）的Michael Rivera和Scott Hudson教授，改进了FFF 3D打印机，率先开发了具有静电纺丝功能的开源Prusa i3。纺织品制造在定制服装和基于纹理的设备中得到了新的应用。

1、刚性塑料到织物

HCII团队调整了Prusa i3的设计，使其具有更大的、可扩展的构建体积，然后添加了支持熔体静电纺丝的修改。当被问及这个项目背后的灵感时，Rivera回答说：“我们之前曾探讨过如何在3D打印过程中嵌入纺织品可以创造一些有用的和定制的可穿戴物品，如表带或皇冠。”

“目前的打印机是将纺织品制造直接融入传统FDM 3D打印流程的一步。通过这两者的结合，用户可以创建有趣的数字设计，支持这两种材料，并在一个过程中制作设计。”

“这种设计还可以利用电纺纺织品进行传感，以检测液体和水分的存在或压力的变化。另外，我们可以想象，当一个人出汗过多时，我们可以创造出一件打开的定制服装，或者一个软鞋垫或坐垫，可以检测出一个人有多活跃（或不活跃）。”

带电纺塑料的交互式鼠标垫

2、静电纺丝和3D打印

静电纺丝广泛用于生物医学工程和材料科学界，以创建组织脚手架和卫生产品，如绷带。Rivera补充道：“我们相信还有其他有趣的创意应用，例如互动服装和触觉体验。这个过程也可能用于创造定制的卫生用品，如尿布。”

“有很多消费级3D打印机，还有一些昂贵的熔体静电纺丝装置，对生物医学应用来说更加可控。我们的工作将一种组合技术引入其他领域（如人机交互），拓宽了应用领域。”

“基于这一目标，我们的打印机是第一个在一个过程中将硬质塑料3D打印和熔融电气结合在一起的3D打印机。”

交互式3D打印灯在启动前变平

3、给纤维充电

通过此过程，30 mm x 30 mm样品大约需要2分钟才能完成。然而，上面所示的平面灯形状需要30分钟来打印，包括制造硬质塑料。PCL也已成功用于此过程。

现在，研究人员正在研究其他热塑性塑料，包括尼龙，聚丙烯（PP）和TPU。他们还在开发更先进材料的静电纺丝功能。

挤出纤维

“熔融静电纺丝到硬质3D打印结构上存在一些挑战，这些结构是不导电的。因为熔体静电纺丝工艺依赖于打印平台和喷嘴之间积聚的静电电荷，因为在这两者之间打印的塑料越多，细纤维被拉下的能力就越弱。

“我们正在尝试将其他导电材料（油墨）应用到硬质3D打印结构上，以便能够旋转到它们上面。”