在增材制造（AM）的“內(nèi)卷賽道”里，直接墨水書寫（DIW）絕對是科研圈的“潛力股”選手！憑借材料適配性拉滿、工藝柔性在線、微尺度構建拿捏精準等優(yōu)勢，近年在高校實驗室、科研院所的熱度一路飆升，成為冷門研究破圈、熱門方向深耕的“神器”。

不同于大眾熟知的熔融沉積（FDM）技術，DIW走的是“常溫擠出”路線，核心邏輯簡單好懂：把具備特定流變性能的墨水，靠細噴嘴沿數(shù)字路徑逐層“畫”出三維結(jié)構，全程無需高溫加熱，對敏感材料友好度直接拉滿?？赡苡锌蒲衑r知道，這項技術早在1997年就由桑迪亞國家實驗室“解鎖”，最初用于陶瓷結(jié)構打印，而如今二十多年過去，DIW早已打破材料邊界，聚合物、金屬、復合材料、生物材料全hold住，妥妥的實驗室小規(guī)模制造“萬金油”。

要搞懂DIW的核心競爭力，先從“工藝+墨水”這對CP說起。其流程和傳統(tǒng)3D打印大同小異，先建CAD模型、切片生成路徑，再靠外力將墨水從噴嘴擠出沉積。但關鍵差異在于，DIW無需加熱，墨水的流變性能直接決定“打印效果上限”，這也是科研er們重點攻關的方向。適配DIW的墨水必須具備“三項全能”：一是剪切變稀性，就像牙膏一樣，受力時黏度下降好擠出，松手后迅速定型不潰散；二是黏彈性，得有足夠“支撐力”，避免層間坍塌，復雜結(jié)構也能穩(wěn)穩(wěn)hold?。蝗乔ζ胶?，既要噴得順暢，又要沉積后快速定形，不能“軟塌塌”。實際應用中，墨水黏度通常在102至10? mPa·s之間，1s?1左右的剪切速率下加工性能最佳，固化方式也可按需選擇，自然干燥、熱處理、光交聯(lián)等都能適配，完美匹配不同材料的功能需求。

比起受限于熱熔材料的FDM、依賴光敏樹脂的SLA，DIW的“材料自由”堪稱降維打擊！目前科研中常用的墨水，從聚合物、陶瓷、水凝膠到石墨烯、合金、玻璃，甚至食品原料都能覆蓋，打印生物墨水材料時，它是適配細胞負載、生物相容性拉滿的生物3D打印機，助力組織工程支架、仿生器官模型研發(fā)；用于藥物新制劑改良時，又能變身藥物3D打印機，精準調(diào)控制劑形貌與緩釋速率，為靶向藥、長效藥研發(fā)提供高效工具；進行陶瓷材料打印開發(fā)時，它是兼顧精度與結(jié)構穩(wěn)定性的陶瓷3D打印機，輕松搞定高性能陶瓷構件的微尺度成型；參與食品研發(fā)創(chuàng)新時，還能化身食品3D打印機，實現(xiàn)功能性食品的定制化造型與營養(yǎng)配比；在儲能領域，它能打印高比表面積的三維多孔電極，讓鋰離子電池、超級電容器的電化學性能再升級，全能屬性拉滿。更絕的是，DIW支持多噴嘴協(xié)同打印，異質(zhì)結(jié)構一次成型，自支撐、自由曲面、三維孔隙等復雜形態(tài)都能搞定，還不用額外加支撐，材料利用率和構型靈活性直接拉滿，給科研創(chuàng)新留足了空間。

電極材料打印

藥物3D打印

食品3D打印

不過科研er們也懂，DIW想從“實驗室走向工業(yè)化”，還得跨過幾道坎：墨水配方門檻高，不同材料難以通用，調(diào)試成本不低；為了保證精度和層間結(jié)合力，打印速度只能“慢工出細活”，效率受限；大型構件或高縱深結(jié)構容易因重力變形，結(jié)構穩(wěn)定性待提升；目前大多停留在科研場景，工業(yè)級適配還需突破。但不可否認，DIW的發(fā)展前景絕對值得期待！未來模塊化硬件平臺、多材料協(xié)同打印、智能墨水研發(fā)、實時監(jiān)控優(yōu)化等方向，都將成為技術突破的關鍵。隨著墨水配方、打印控制、后處理技術的持續(xù)迭代，DIW有望打破現(xiàn)有局限，在功能器件、醫(yī)學工程、智能制造等領域?qū)崿F(xiàn)從“概念驗證”到“工程化應用”的跨越。對于深耕前沿研究的高校和科研院所來說，DIW這種“材料兼容性+構型靈活性”雙在線的技術，無疑是突破研究瓶頸的重要工具。深圳森工科技的DIW直寫3D打印機，精準適配科研場景需求，助力科研er們在材料研發(fā)、結(jié)構創(chuàng)新中少走彎路，解鎖更多研究可能！