12月12日，广东省精准医学应用学会常务理事、医产融合分会理事长、广东工业大学教授王成勇教授团队在《先进功能材料》上发表了题为“Sound Continuous Production of Thermosets”的研究成果。
众所周知，热固性材料因其优异的力学性能、热稳定性和耐化学性，被广泛应用于许多新兴领域。 到目前为止，热固性材料的制造主要依靠高压釜或高温成型，制造周期长，成本高。 基于光固化和热固化的3D打印已成为快速制造热固性基材的重要技术，但由于光穿透性差和温控灵敏度低，现有的3D打印技术尚不能制造出具有功能梯度特性、几何形状复杂、异质性的热固性基材零件。
与普通的光、热等能源相比，声波具有非接触穿透、远距离高效传输、频率可调宽、聚焦度高等优点，在3D打印中被广泛用作控制微粒或纤维排列的辅助能源
基于声波和热固性材料的力学、物理和化学复合机理，研究人员实现了各种形式的热固性基体结构件的3D打印，并利用压电效应产生的非接触式可穿透聚焦声波，连续控制结构件的形状和性能声能可以直接施加到任何位置进行连续打印，也可以沿任何方向连续打印。
连续声波打印
空化气泡的快速坍塌导致声波聚焦区域局部高温高压的形成，促进了高分子键的断裂和自由基的产生，从而迅速促进了热固性材料的交联聚合和固化成型。
此外，研究人员还发现，声波可以有效促进界面的粘接，形成强界面粘接，避免传统3D打印技术层间阶跃效应引起的零件内部缺陷，即使在异质材料中也能实现具有强界面粘结的异质材料的连续打印。
360°全维自由打印
研究人员将声头和喷嘴集成在六轴机械臂上，通过数控编程设置声头的运动轨迹，扩大了打印自由度，该技术具有时间和空间的可控性，可以连续平滑地打印各种特殊形状的结构件，并在没有支撑的情况下创建垂直和横向螺旋结构， 成功实现360°全维自由打印。
跨秤打印 9
研究人员仅通过调整声头直径即可打印直径从200 m到2 cm的灯丝，满足了大跨度制造的需要，并结合模板方法，可以实现小于100 m的特征尺寸，大大扩展了设计灵活性。
多材料打印
研究人员开发了一系列具有不同固化体系的热固性材料，如PDMS基、丙烯酸酯基、环氧树脂基等热固性材料，在声波作用下具有很强的物理效应，可引起聚合反应和完全凝固转化，也称为声敏材料，包括PDMS基、丙烯酸酯基、环氧基等不同固化体系的热固性材料， 这初步表明该技术具有广泛的材料适应性。
此外，研究人员利用该技术直接打印由不同热固性材料（环氧树脂、丙烯酸酯、丙烯酸酯+环氧树脂+铁）组成的结构件，实现了具有多种功能特性的结构件的一次性成型，无需组装，为多材料3D打印带来了更广阔的设计空间。
性能可控的打印
该技术还具有广泛的性能控制能力，改变声波的强度可以调节材料的固化程度，实现从液-胶-固的调节，从而调节力学性能，实现功能梯度材料的制造，并可扩展到超材料等特殊材料的印刷， 器官模型和仿生复合材料。
旋转打印
一些功能性薄壁圆柱体，由于壁薄，通过传统的成型和印刷方法难以制造或效率低下，可以通过在技术中引入旋转轴来轻松实现。
研究人员利用该技术直接打印功能复合材料，并利用声波的强穿透力实现空气屏障打印。 它可以通过添加颗粒、纤维等增强材料直接打印，例如心血管用磁支架**、多孔陶瓷复合材料和陶瓷-金属复合材料连续体。
综上所述，声波连续可控3D打印是热固性材料零件快速打印的一种新策略，与其他打印技术相比，具有跨尺度、多材料、全自由度、性能可控、穿透、绿色环保、低能耗等特点。 未来，该技术还可以与其他打印方法相结合，例如DLP技术，该技术有望实现由热固性材料制成的零件的微米级和纳米级打印。 突破当前3D打印的制造能力。
该研究工作得到了国家自然科学原创性探索计划项目“高性能零件声学制造原理与形状控制方法”（No.）的支持。52250109）。
参考资料：文章**：3D打印技术参考。