นักวิจัยพัฒนาหัวฉีดที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งสามารถควบคุมทิศทางของเส้นใยในวัตถุที่พิมพ์แบบ 3 มิติ

การฝังเส้นใยในวัตถุที่พิมพ์ 3 มิติสามารถใช้เพื่อเพิ่มการนําไฟฟ้าหรือความแข็งแรงเป็นพิเศษของวัตถุเหล่านี้ ตอนนี้วิศวกรได้พัฒนาหัวฉีดพิมพ์ที่เปลี่ยนรูปได้เพื่อเปลี่ยนทิศทางของเส้นใยเหล่านี้ในระหว่างกระบวนการพิมพ์ โดยทั่วไปเส้นใยสั้น ๆ ของวัสดุที่ใช้งานได้เช่นคาร์บอนจะถูกผสมลงในสื่อการพิมพ์แล้วอัดเข้าด้วยกัน ดังนั้นพวกเขามักจะจบลงด้วยระเบียบแบบสุ่มเกี่ยวกับกันและกัน สิ่งนี้เป็นไปได้สําหรับบางแอปพลิเคชัน แต่ไม่สามารถทําได้สําหรับแอปพลิเคชันอื่น ๆ

ในการค้นหาทางเลือกที่มีการควบคุมมากขึ้นวิศวกรที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์ใช้กระบวนการ "การพิมพ์ PolyJet" เพื่อสร้างหัวฉีดพิมพ์ต้นแบบพร้อมตัวกระตุ้นพองที่ด้านข้างของหัวฉีด โดยการเลือกวาดอากาศเข้าและออกรูปร่างของหัวฉีดจะเปลี่ยนทิศทางของเส้นใยในสื่อสิ่งพิมพ์เดียวที่มันอัดอย่างต่อเนื่อง

ในการทดสอบอุปกรณ์โครงสร้างถูกพิมพ์ด้วยไฮโดรเจลที่มีไมโครไฟเบอร์คาร์บอน ในบางพื้นที่การวางแนวที่ค่อนข้างสุ่มของเส้นใยทําให้วัสดุบวมอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทางเมื่อดูดซับน้ํา ในพื้นที่อื่น ๆ ทิศทางของเส้นใยค่อนข้างสอดคล้องกันทําให้วัสดุขยายตัวในทิศทางเดียว

เทคโนโลยีนี้สามารถหาตําแหน่งในสาขาที่เรียกว่า "การพิมพ์ 4 มิติ" ซึ่งวัตถุที่พิมพ์ 3 มิติจะเปลี่ยนรูปร่างเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก นอกจากนี้ยังสามารถใช้สําหรับวัตถุพิมพ์ 3 มิติแบบดั้งเดิมที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นความร้อนแม่เหล็กหรือไฟฟ้าที่แตกต่างกันในพื้นที่ต่างๆ

"ด้วยการให้นักวิจัยมีวิธีการที่เข้าถึงได้กับวัสดุคอมโพสิตที่เต็มไปด้วยเส้นใยพิมพ์ 3 มิติและควบคุมการวางแนวเส้นใยตามต้องการดังนั้นจึงควบคุมประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของพวกเขางานนี้เปิดประตูสู่การใช้งานใหม่ของการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้คุณสมบัติวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านี้และฟังก์ชั่นที่เป็นเอกลักษณ์ที่พวกเขาบรรลุ" Ryan Sochol

กระดาษในการวิจัยนี้นําโดย Connor Armstrong ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารเทคโนโลยีวัสดุขั้นสูง