光照控制替代多材料:德州大学开发CRAFT技术,单材料打印复杂人手模型

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       2026年1月31日,德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发了一项新的3D打印技术——CRAFT(热塑性塑料增材制造中的结晶度调控),该技术可在无需多材料的情况下,通过精确控制光照强度,制造出具有不同硬度和复杂结构的对象,例如模拟人体手部的模型。


新型3D打印技术能够制造出模仿人类血肉骨骼细微“触感”的人造手
△新型3D打印技术能够制造出模仿人类血肉骨骼细微“触感”的人造手

       作为测试的一部分,研究团队成功制造了一个模拟人手的模型,这种模型具备逼真的力学特性,能够模拟骨骼、韧带和肌腱等人体组织的行为。与传统的3D打印模型相比,CRAFT技术不仅在机械特性上更为精确,而且避免了多材料打印中常见的附着问题,这使得打印件更加耐用,适用于医学培训和手术模拟。
      德克萨斯大学奥斯汀分校化学系副教授Zak Page说道:“我们可以在三维空间中控制分子级的有序性,从而彻底改变材料的机械和光学性质。而且,我们只需改变光照强度,就能利用一种非常简单、廉价的原料实现这一切。这项技术的核心就在于它的简洁性,这才是真正令人兴奋的地方。”

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突破传统训练模型局限,推动医学应用

CRAFT技术通过使用低成本商用数字光处理(DLP)打印机及单一材料,能够在三维空间中实现分子级别的有序控制。这一创新突破让打印出的物体具备不同的力学性能,模拟人体皮肤、骨骼、韧带和肌腱等复杂结构,展现出与传统多材料打印技术不同的优越性。与传统的3D打印模型相比,CRAFT技术无需依赖不同类型的“墨水”来实现不同的表面纹理,这使得它在技术简便性和成本效益上具有显著优势。

在更早的研究中,德克萨斯大学将刚性材料和柔性材料融合在一次打印中
△在更早的研究中,德克萨斯大学将刚性材料和柔性材料融合在一次打印中


       CRAFT技术利用DLP打印机将液态树脂环辛烯转化为固态塑料,并通过调节光强度,逐像素地精确控制材料硬度的分布。高强度光照射形成坚硬的、类似骨骼的结构,而较低强度光照射则可以形成更为柔软的区域,模拟皮肤和肌腱等人体软组织。这种技术突破使得3D打印可以在不牺牲质量的前提下,以更经济的方式复制人体复杂的力学特性。
     这项技术不仅具有广泛的医疗应用前景,还能显著降低成本和资源消耗,推动3D打印技术在医疗培训及防护装备制造中的应用。

    来源:南极熊


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