3D印刷的變革技術正在撼動許多行業，但與即將到來的建筑三D打印相比，這還算不上什么。Swinburne可持續基礎設施中心主任、Swinburne混凝土結構教授杰伊·桑賈揚教授領導七所澳大利亞大學進行了價值130萬美元的合作，以開發混凝土的三維打印技術。桑賈揚教授說：“建筑仍然主要是手工施工，這使得它非常昂貴，并且使得全球對住房和基礎設施的需求很難滿足。”“建筑是開放的，自動化可以破壞，而3D印刷是一種可以幫助的技術。”
雖然3D打印機在商業上可以用于制造，但飛機部件的打印和打印的房子有很大的區別。桑賈揚教授說：“我們必須在天氣中打印出來，而不是工廠條件。”“我們要處理的不是幾公斤材料，而是噸。雖然我們不需要和航空工業一樣的精確性，但我們必須用它來換取低成本。為了應對這些挑戰，桑賈揚教授探討了兩種方法。臨時選擇是“粉末床”3D打印，打印機在其中鋪上一層薄薄的混凝土粉末，然后打印一種水基“墨水”，未來制造業重要技術,三D打印和聲波打印
一層地重復這個過程。桑賈揚說，目前的挑戰是自動化收集和再利用每一次印刷所產生的大量未反應粉末。粉末床是一個很好的選擇，形成預制部分的建筑物在一個工廠。
“我們可以制造非常復雜的結構。但這不是一個在風雨中發生的過程。“桑賈揚教授說，現場混凝土印刷需要一臺能擠壓液體混凝土的機器.“在這里，主要問題是混凝土本身，”他說。
混凝土必須保持液體在打印機內，但一旦它被打印出來，以保持它的形狀，所以下一層可以應用。傳統的混凝土并不是這樣的。目前，最常見的方法是大量使用混凝土用化學阻燃劑保持液體，然后在擠壓時大量使用促進劑。但這種方法損害了成品的力學性能。桑賈揚教授說：“我們正在研發具有這些特性的新型水泥。”雖然他還不能透露細節，但一個選擇是使用一種土聚合物水泥，這是一種由工業廢物“飛灰”制成的材料。“建筑師已經用電腦設計了一切，”桑賈揚說。“與其把他們的計劃打印在紙上，不如用3D打印，我們只要按下按鈕，機器就能制造出來-這是我們的終極夢想。”哈佛大學的研究人員開發了一種新的印刷方法，利用聲波從組成和粘度前所未有的液體中產生液滴。這項技術最終可以制造許多新的生物制藥、化妝品和食品，并擴大光學和導電材料的可能性。“通過利用聲力，我們創造了一種新技術，能夠以點播的方式打印大量材料，”哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(Harvard John A.Paulson School of Engineering and Application Sciences)生物啟發工程學教授詹妮弗·劉易斯(Jennifer Lewis)說。她也是這篇論文的資深作者。劉易斯還是懷斯生物啟發工程研究所的核心學院成員，也是哈佛大學余建明文理系教授。這項研究發表在科學進步.液滴在許多應用中都是印刷油墨在紙上創造微膠囊用于藥物輸送。噴墨打印是最常用的印刷技術。液滴但它只適用于比水粘稠10倍的液體。然而，許多研究人員感興趣的流體的粘性要大得多。例如，生物聚合物和富含細胞的溶液對生物制藥和生物漂洗至關重要，它們的粘性至少是水的100倍。一些糖基生物聚合物可能和蜂蜜一樣粘稠，比水粘稠25，000倍。
這些流體的粘度也隨著溫度和成分的變化而急劇變化，這使得優化印刷參數來控制液滴尺寸變得更加困難。“我們的目標是通過開發一種獨立于流體材料特性的印刷系統，將粘度從圖片中剔除，”這篇論文的第一作者、布蘭科·韋斯(Branco Weiss)海洋材料科學與機械工程研究員兼研究員丹尼爾·福雷斯蒂(Daniele ForesTI)和懷斯研究所(Wyss InsTItute)說。
為了做到這一點，研究人員轉向聲波。由于重力的作用，任何液體都可以滴下-從水龍頭滴出的水到長達一個世紀的瀝青滴實驗。單靠重力，液滴尺寸仍然很大，滴速很難控制。瀝青的粘度大約是水的2000億倍，每十年就會下降一次。為了加強滴落形成，研究小組依靠產生聲波。這些壓力波通常被用來對抗重力，例如聲波懸浮。現在，研究人員正在利用它們來輔助重力，將這一新技術配音到印刷術中。
研究人員建造了一種亞波長聲學諧振器，它能產生高度受限的聲場，產生的拉力超過打印機噴嘴頂端的正常引力(1G)的100倍-這是太陽表面引力的四倍多。
當噴嘴達到特定尺寸時，這種可控力將每個液滴從噴嘴中拉出，并將其噴射到打印目標。聲波振幅越大，液滴尺寸越小，與流體粘度無關。福雷斯蒂說：“這個想法是產生一個聲場，從噴嘴中分離出微小的水滴，就像從樹上摘蘋果一樣。”研究人員對從蜂蜜到干細胞油墨、生物聚合物、光學樹脂甚至液態金屬等多種材料進行了測試。重要的是，聲波不要穿越液滴，即使是敏感的生物物質，如活細胞或蛋白質，也可以安全地使用這種方法。劉易斯說：“我們的技術應該立即對制藥業產生影響。”“不過，我們相信這將成為多個行業的重要平臺。”NSF MRSEC項目主任DanFinotello說：“這是合作研究的廣度和廣度的一個精巧而有影響力的例子。”“作者開發了一種新的使用聲學力的印刷平臺，與其他方法不同的是，它與材料無關，因此提供了巨大的印刷多功能性。”應用空間是無限的。