在3D打印物體中嵌入纖維可用于增加這些物品的導電性或額外強度等特性。現在，工程師們已經開發出一種變形打印噴嘴，以在打印過程中改變這些纖維的方向。通常，碳等功能性材料的短纖維只是簡單地混入打印介質中，然后與之一起被擠出。因此，它們通常會以相對于彼此的隨機雜亂狀態結束。這對某些應用來說是可以的，但對其他應用來說是行不通的。

馬里蘭大學的工程師們為了尋求一種能夠進行更多控制的替代方案，利用“PolyJet打印”工藝創造了一個原型打印噴嘴，該噴嘴的側面有可充氣的致動器。通過有選擇地將空氣抽進抽出，噴嘴的形狀就會發生變化，改變纖維在其不斷擠出的單一打印介質中的方向。

在對該設備的測試中，用含有碳微纖維的水凝膠打印出結構。在某些區域，纖維的相對隨機取向導致材料吸水時在所有方向上都同樣膨脹。在其他區域，纖維方向比較一致的情況下，導致材料主要向一個方向膨脹。

這項技術可以在被稱為“4D打印”的領域中找到用武之地，在該領域中，3D打印的物體會根據外部刺激而改變形態。它還可以用于更傳統的3D打印物品，這些物品在不同的區域具有不同的彈性，熱，磁性或電氣特性。

“通過為研究人員提供一種可訪問的方法來3D打印纖維填充復合材料，并按需控制其纖維方向，從而控制其最終性能，這項工作為3D打印的新應用打開了大門，這些應用利用這些獨特的材料特性及其實現的獨特功能，”參與這項研究的副教授Ryan Sochol說。

由Connor Armstrong領導的有關該研究的論文最近發表在《先進材料技術》雜志上。
責編AJX