与单材料3D打印不同，多材料3D打印能够在三维空间任意布置两种或者更多性质或功能截然不同的材料，这极大地丰富了3D打印的设计与制造能力。目前，多材料3D打印的实现方式主要以喷墨或者墨水直写为主。这些方法对于打印材料的多样性，多材料结构的特征尺寸都有一定的限制。数字光处理（Digital Light Processing - DLP）是一种高速、高精3D打印技术。但是，如何快速、有效地去除在材料切换过程所导致的大量粘附在结构上的残余液体，是实现DLP多材料3D打印的关键问题。

  近期，南方科技大学葛锜副教授团队提出了离心式DLP多材料3D打印方法，研发了Centrifugal Multimaterial (CM ) 3D打印系统，用于制造大幅面复杂三维异质结构，并从体素尺度实现对结构的成分、性能与功能的精准控制。如图1，CM 3D打印系统通过离心力实现了残液的大面积、快速、高效去除，可用于制造大幅面（180 mm × 130 mm）、多材料（不少于5种）、多功能三维复杂异质结构。如图2，该系统适用于打印包括水凝胶、软/硬高分子材料、形状记忆高分子、导电弹性体，甚至陶瓷在内的各种不同功能与性能的材料，打印材料的模量可跨越8个数量级（10³ Pa to 10¹¹ Pa)。如图3，CM 3D打印系统可以打印出可通过软硬体素微观空间分布来调控打印材料宏观力学性能的数字材料（digital materials）。如图4，CM 3D打印系统可以打印集驱动、弯曲传感、压力传感、温度传感于一体的软体机器人。如图5，CM 3D打印系统可以一体化打印高分子与陶瓷生胚。这使得我们能够打印有悬垂部分的陶瓷结构。他们设计了一种陶瓷轴承，其中每个滚子由弹性体作为支撑。经过烧结，弹性体支撑部分被去除，陶瓷轴承可以灵活转动。该工作以上“Centrifugal Multimaterial 3D Printing of Multifunctional Heterogeneous Objects”为题发表在《Nature Communications》上（Nature Communications | ( 2022) 13:7931 3）。文章的第一作者是南方科技大学机械与能源工程系2020级博士生程健翔。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市科技创新委员会的支持。

图5. CM 3D打印系统一体化打印陶瓷-高分子集成结构。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35622-6