美国 SRNL 开发 CRAFT 技术 实现 3D 打印聚合物结晶度精准调控

在聚合物 3D 打印领域，如何精准控制打印件的材料性能一直是行业面临的核心挑战。传统熔融沉积成型（FDM）技术通过加热熔融塑料丝材进行打印，打印件的结晶度主要由冷却速度决定，难以进行主动调控，这意味着打印件的力学性能、耐温性能等关键指标，往往只能通过选择不同材料来间接调整，而无法在同一材料体系内实现精细化控制。

美国能源部下属的萨凡纳河国家实验室（SRNL）联合合作伙伴开发出了一项名为 CRAFT 的新型 3D 打印技术，全称是 "热塑性塑料增材制造中的光刻结晶度调控"。该技术通过光刻工艺，实现了对打印过程中聚合物结晶行为的精准控制。其核心思路是利用特定波长的光来诱导聚合物分子链发生有序排列，从而精准控制材料的结晶度。与传统打印工艺中结晶过程完全由热历史决定不同，CRAFT 技术引入了光作为第二调控维度，通过控制光照的强度、时间和空间分布，可以在打印件的不同区域实现不同的结晶度，进而实现材料性能的空间定制化。

SRNL 研究员兼项目负责人 Sam Leguizamon 表示："我们以前从未对这些材料有过如此高的控制水平。能够直接指导聚合物在打印过程中的形成方式，不仅为制造业提供了强大的新工具，还将推动整个聚合物科学领域的发展。" 为了验证技术效果，研究团队使用该方法打印了一只软体乌龟模型，其身体主体采用较高结晶度材料以保证结构强度，四肢和头部则采用较低结晶度材料保持柔韧性，整个模型通过一次打印完成，无需后续组装或粘接。

CRAFT 技术的出现为聚合物增材制造开辟了全新的可能性。在生物医学领域，该技术可以用于制造具有不同刚度的植入物或组织工程支架，模拟人体组织的自然梯度特性；在柔性电子领域，可以实现导电区域与绝缘区域的一体化打印；在航空航天领域，则可以根据受力情况定制零件不同部位的力学性能，实现材料的最优利用。业内专家认为，CRAFT 技术代表了增材制造从 "形状制造" 向 "性能制造" 升级的重要方向。