微米级3D打印：实现材料“刚柔并济”的5个关键技巧

来源：科技日报

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科技日报记者 张佳欣

你曾想过，能在一块打印件上同时获得骨头般的坚硬和肌肉般的柔韧吗？如今，这个梦想已经成真。最新一期《科学》杂志报道，美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队在3D打印领域取得了一项重大突破。他们研发出一种微米级的可控性能3D打印新工艺，只需调整光照强度，便能在同一物体上按需调控材料硬度与透明度。这项低成本、高精度的技术实现，意味着未来医学生或许能在触感极其逼真的“打印人体”上练手，无需依赖昂贵的特种设备。

这项被命名为“热塑性材料增材制造中的结晶度调控”（CRAFT）的技术，其核心奥秘并不在于材料本身的复杂性，而在于如何利用光线来精准“塑造”材料的内部微观结构。打印过程中，研究人员利用商用3D打印机将一系列灰度图像投影到液态树脂中，通过不同灰度产生的光强差异，诱导材料在固化时形成不同程度的结晶。这种微观层面的差异，最终在宏观上转化为截然不同的力学和光学表现。

与传统多材料打印不同，CRAFT技术是在同一种材料内部“原位诱导”出性能差异。这种方法更接近自然界组织结构的连续变化方式，避免了多材料结构中常见的界面失效和断裂问题，使得模型在受力和形变上表现得更加接近真实的人体组织。

在医学教学领域，CRAFT技术可构建出同时包含“硬—软”多种力学特性的三维模型，模拟骨骼、韧带和肌肉等组织之间的真实连接关系。相比传统3D打印模型，这类结构在受力和形变上的表现更贴近真实人体组织。