研究人員首次使用 3D 列印技術製造出了一款消費電子裝置，即一個揚聲器，它幾乎在從印表機取出後就可以立即使用。
康奈爾大學的機器人專家霍德·利普森及其同事的這項工作表明，3D 列印可能很快就足夠成熟，能夠讓人們按需製造完整的裝置。
康奈爾大學的機械工程師阿普爾瓦·基蘭告訴 Txchnologist：“這個專案最令人興奮的部分是，它為消費電子產品和有源系統的 3D 列印鋪平了道路。我們在實驗室開發的 3D 列印墨水的一個優點是，即使它們用於高階應用，也不是有害化學物質，而且它們的配方非常簡單，人們甚至可以在車庫裡擺弄它們。我們希望透過這項工作，3D 列印將開啟一個開放式創新的時代。”
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技術日趨成熟
世界正在目睹 3D 印表機的快速發展，它使用越來越多的材料（塑膠、陶瓷、玻璃、金屬，甚至更不尋常的材料，如糖、土豆泥、巧克力和活細胞）根據藍圖製造物品。這些機器通常透過鋪設薄層材料來工作，很像普通的印表機，只是它們將各層疊加在一起以建立三維物體。
越來越多的研究人員正在使用業餘和工業 3D 印表機來製造複雜裝置的零部件，例如機器人和噴氣發動機。
揚聲器是相對簡單的裝置，通常由塑膠、導電和磁性部件製成。康奈爾大學的研究人員用三種元件製造了他們的揚聲器：一個塑膠外殼、一個導電線圈和一個磁鐵。
為了列印揚聲器，研究人員使用了由利普森及其同事埃文·馬龍最初開發的 Fab@Home 可定製研究印表機。對於線圈，他們使用了導電銀墨水；對於磁鐵，他們使用了粘稠的鍶鐵氧體混合物；對於外殼，他們使用了 3D 印表機通常擠出的塑膠。
康奈爾大學的電氣工程師羅伯特·麥柯迪說：“事實證明，這些揚聲器相對容易列印。”
為了演示，研究人員將一個新列印的微型揚聲器連線到放大器導線，並播放了美國總統巴拉克·奧巴馬 2013 年國情諮文中提到 3D 列印的片段。
麥柯迪說：“令我們個人感到興奮的是，我們以這種方式使用了消費級 3D 印表機，因此其他人可以很容易地複製這項工作。”他解釋說，Fab@Home 底盤是不同元素的混合體，其中包括一些來自市售的MakerBot 3D 印表機的元素。
工作室和電機即將出現
該研究團隊之前曾使用 3D 列印技術製造過電子裝置，儘管這種裝置現在不太可能被普遍使用。他們建立了一個維爾電報機，即塞繆爾·莫爾斯和阿爾弗雷德·維爾用來發送第一個莫爾斯電碼電報的古董電報接收器和記錄器。為了演示該裝置工作正常，研究人員接收並列印了莫爾斯和維爾 1844 年首次傳送的同一條訊息——“上帝創造了什麼”。
在未來 3D 印表機將能夠生產的電子產品方面，麥柯迪說，一個顯而易見的選擇是麥克風，因為用於揚聲器的相同元件可以幫助建立麥克風。
麥柯迪說：“你可以想象一個很酷的演示，你在其中擁有這個你列印的揚聲器-麥克風，將其連線到麥克風，然後播放你剛剛錄製的內容。”
他們已經計劃列印更復雜和更有趣的系統。麥柯迪說，下一步是“3D 列印一個可工作的電動機，無論是交流還是直流，都有旋轉部件。”列印旋轉部件是可行的，因為“我們已經看到如何 3D 列印齒輪，有時甚至 3D 列印整個可工作的齒輪元件。”
基蘭說：“我們希望在幾年內演示一個自供電系統的 3D 列印，這是一個帶有活動部件和 3D 列印電源單元的 3D 列印裝置。”
研究人員警告說，人們在家列印電子產品還需要一段時間。目前的家用 3D 印表機無法高效地處理製造複雜裝置所需的多種材料。
麥柯迪說：“想象一下像 iPhone 這樣非常複雜的東西可以從家用 3D 印表機上滾下來，這完全是幻想，我們沒人這樣想。它還不夠方便，不能成為真正的大批次、低成本的製造形式，但它可以讓人們在他們想要的東西中實現靈活性和定製。”
一個主要的挑戰是並排製造不同的材料。基蘭說：“例如，並排列印塑膠和鋼可能具有挑戰性，因為塑膠在 200 攝氏度時熔化，而鋼在 1400 攝氏度時熔化。在這種情況下，正確的方法是開發兩種分別像鋼和塑膠一樣表現的新材料，但它們的物理特性彼此接近。”
儘管如此，3D 列印的潛力可能不僅僅如此，基蘭設想該技術可以在太空任務中構建更換零件和計劃外的裝置。
麥柯迪說：“我們希望人們複製我們所做的事情，並繼續發展。”
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