3D打印改变纺织行业：嵌入式功效和奇特结构的“智能”质料

近年来，3D 打印彻底改变了多个行业，现在它正在改变纺织品生产领域。让我们来探讨3D打印技术在现代纺织工业中发挥的要害作用。

一、什么是 3D 打��？
3D 打印，也称为增材制造，是一项立异的制造技术，已迅速成为最重要的制造要领之一。在这个历程中，产品是凭据特定的盘算机辅助设计逐层构建的。在已往的几十年中，已经开发了几种差别类型的 3D 打印工艺，包括熔融沉积建模、立体光刻、选择性激光烧结、选择性激光熔化、数字光处理和熔丝制造。

与古板制造相比，3D打印要领具有多项优势，包括本钱效益、时间短、能源节约、质料浪费显着减少以及高设计自由度。制造业、航空航天、交通运输、航天工业和建筑等多个行业已经广泛探索了这些要领的使用，并广泛实施了 3D 打印技术。

二、3D打印如何资助纺织行业？
3D打印织物领域处于起步阶段，使用3D打印生产纺织品具有很大的优势。纺织业是水和物质资源的主要消耗者，给情况增加了很大的担负。目前，全球纺织业不可连续的现象日益明显，科学家们正在不绝探索新的途径来改变该行业。

●3D 纺织品打印有可能显着减少生产用于打扮和家具等用途的面料所需的资源数量。流程可以简化，使用更少的原质料、化学品和水。

●别的，使用 3D 打印要领可以显着减少爆发的废物量。

●其他利益包括减少能源需求和碳排放、节省本钱和增强设计自由度。

●多质料打印能力为古板制造技术无法实现的先进、立异质料设计提供了时机。

●3D 打印实现的另一项要害立异是制造具有嵌入式功效和奇特结构的“智能”质料。

△Uncommon Alchemy用海藻打造可连续纺织品

简而言之，3D 打印是纺织行业的革命性解决计划。

三、3D 打印纺织品：灵活性和耐磨性问题
与古板制造的纺织品相比，3D 打印织物的一个要害挑战是它们的相对刚度，这限制了它们的耐磨性和舒适性。近年来，一些 3D 打印纺织品已被引入市场，但这些织物的广泛商业可行性受到此问题的限制。

研究人员已经提出了一些解决计划来克服这一限制并使得3D打印织物具有可拉伸性、柔软性和柔韧性等特性。三种主要要领是打印柔性结构单位、打印纤维和在纺织品上打印。

现已有几项研究探索了这个问题，为完全灵活和可衣着的 3D 打印织物提供了差别的途径。例如，某些研究人员探索了具有锁子甲结构、几何结构和仿生结构的织物的生长�Ａ碛械难芯空咛剿髁私�3D打印聚合物直接沉积在古板织物上以生产具有奇特结构和功效的织物。

△锁子甲结构

四、3D打印织物的新研究

●近年来，针织品在世界各地生产，但使用古板针织要领生产打扮的历程很是泯灭资源，极大地增加了纺织行业的碳足迹。人们对 3D 针织品进行了研究，New Industrial Order等公司开发了可以 3D 打印单根纤维的机械。这项技术有望提高打扮制造的循环性。衣服可以按订单生产，节省本钱、质料、能源和浪费。无缝结构允许重复使用纱线来制造新打扮。

△New Industrial Order针织品

●麻省理工学院在软织物方面的事情：麻省理工学院的研究人员用TPU开发出柔软的面料。他们主要开发了一种新的打印质料的结构。研究人员受到胶原卵白的启发，胶原卵白是生物有机体中的主要卵白质之一，具有交织在一起的结构，具有增强的柔韧性和强度。研究人员提出，他们的立异可用于纺织行业以及医疗领域，如心血管支架、外科网片和支架。

△麻省理工学院的 3D 打印面料轻薄、柔软且富有弹性。

●生产具有增强冷却功效的3D打印织物：马里兰大学的科学家们已经开发出具有先进散热能力的 3D 打印质料。该质料的立异结构由聚乙烯醇和氮化硼组成，可最大限度地提高导热性，以一种方法将热量吸入质料并从另一种方法排出。从实质上讲，这将织物酿成了一种低本钱、无动力的空调，适用于运动服和日常打扮。

△马里兰大学特殊的 3D 打印面料设计为衣着者降温

●NASA 的 Scale Maille 项目：太空探索领域需要能够应对严酷极端情况的质料。处于 3D 打印技术前沿的美国宇航局一直在寻求开发能够增强绝缘和�；ね獠憧占浔傲忧榭龅闹�。NASA 正在进行的一个项目是生产“scale maille”，它可以用立异的柔性金属一体打印。它类似于鳞甲，具有增强的热控制、柔韧性、可折叠性和强度。几何形状和功效都可以打印，美国宇航局的科学家将其称为“4D打印”。

△可按需加固的智能锁子甲面料

●具有增强�；ば阅艿闹柿希篧ang 等人的一项研究。使用选择性激光烧结技术生产了一种立异的 3D 打印�；ぶ柿�。这种质料由互锁的颗�？帕Ｗ槌�，可以在柔软、柔韧、耐磨的状态和硬化的�；ぷ刺淝谢�。当施加压力时，这些粒子会互锁并形成坚硬的链甲状结构，其刚度是其松弛状态的 25 倍。剖析标明，在这种硬化状态下，质料可以蒙受凌驾质料重量三十倍的载荷。（相关链接：DOI:?10.1038/s41586-021-03698-7）