新加坡南洋理工大学和松下开发多材料打印机可快速3D打印柔性智能设备

来自新加坡南洋理工大学 (NTU Singapore)、Panasonic Factory Solutions Asia Pacific Pte. Ltd. 的科学家 有限公司(松下)和新加坡 3D 打印中心 (SC3DP)开发了一种使用多波长高功率激光器的新型多材料打印机，可快速轻松地对智能、灵活的设备进行 3D 打印。

多材料打印机的工作原理是利用不同波长的激光，产生热反应和化学反应，能够将常见的碳基材料(聚酰亚胺和氧化石墨烯)转化为新型高多孔石墨烯。用这种新型石墨烯印刷的结构不仅轻且导电，而且还可以印刷或涂覆到塑料、玻璃、黄金和织物等柔性基材上，从而创造出柔性设备。

传统上，电子设备和组件由金属、硅和陶瓷等刚性材料组成，但人们对创建可弯曲、扭曲并轻松贴合各种表面的柔性可穿戴电子产品越来越感兴趣。

该项目的联合负责人、南洋理工大学机械与航空航天工程学院 (MAE) 和南洋理工大学国家 3D 打印卓越中心 SC3DP副教授Murukeshan Vadakke Matham表示：“我们的项目旨在找到一种方法来实现 3D 打印打印有机聚合物等新材料和石墨烯等碳基材料，石墨烯的特性使其可以打印或涂覆到塑料或织物等柔性基材上，从而创建灵活且可拉伸的电路。”

新加坡国家增材制造创新集群 (NAMIC)首席研究员 Murukeshan 副教授补充道：“3D 打印柔性电子产品为更舒适、更移动的可穿戴设备铺平了道路，因为它可以更轻、更小。我们现在可以创建以前传统刚性电子产品无法实现的独特结构。”

3D打印智能静脉输液袋传感器

新开发的3D打印机已经吸引了多家公司的兴趣，其中包括跨国制造商JABIL-MTI Penang。

JABIL-MTI Penang 旨在将 3D 打印的石墨烯电子产品集成到智能输液系统中。概念验证已通过低成本静脉 (IV) 液体袋原型进行了演示，该液体袋配有由人工智能驱动的嵌入式印刷传感器。该设备监测静脉滴注的状态，调节压力流量和温度等参数，并将信息实时传输到智能手机。这使得医务人员能够高效地远程监测、控制和检测异常情况。

在 NAMIC 的资助下，研究团队还测试了将 3D 打印组件集成到压力传感器和加热器等高性能电子产品制造中的可能性。

Jabil-MTI 槟城项目经理 Lim Lai Ming 先生表示：“我们非常重视南洋理工大学和松下团队的创造性思维和创新方法，我们对未来合作的可能性感到兴奋。我们热切期待探索更多合作机会，并利用双方团队卓越的创新专业知识。”

该项目的联合负责人、松下总经理 Low Mun Ji 博士表示：“我们的技术可以制造出高度多孔且导电的石墨烯基材料，用于不同的应用。与传统的石墨烯制造方法相比，我们的方法更快、更便宜，并且与多种材料高度兼容。”

NTU-松下团队相信，新创建的 3D 打印机提供了市场上其他类似产品无法比拟的灵活性和功能。项目成员表示，这项创新有可能彻底改变3D打印领域，并为新产品设计和创新开辟新的可能性。

南大和松下之间开发新型多材料打印机的项目于 2016 年启动，并得到了新加坡经济发展局 (EDB) 工业研究生计划 (IPP) 的支持。多年来，项目团队已申请两项专利，在11次国际会议上发表报告，发表论文11篇。它还支持了三位在南洋理工大学获得博士学位的松下科学家和工程师。

SC3DP 执行董事 Paulo Bartolo 教授表示：“在新加坡 3D 打印中心 (SC3DP)，我们正在研究增材制造在许多应用和工业领域的应用，包括电子和可穿戴设备。松下是战略合作伙伴，我对通过这个项目取得的优异成果感到非常高兴。这要归功于 SC3DP 和 Panasonic 的研究团队的辛勤工作。该项目是我们中心现有技术和科学能力以及我们如何支持该行业和创造价值的一个很好的例子。”

作为下一步计划，松下在新加坡的研究中心建立了一个基于激光的制造系统的新设施，以便能够使用多材料打印机制造的组件进一步试验概念，作为“自主工厂”(松下的一个工厂)的一部分未来智能工厂的概念。新设施将由 Low 博士以及研究人员 Nicholas Tham 博士和 Joel Lim 博士领导，他们也参与了南大与松下的联合项目。

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