哈佛大學懷斯生物啟發工程學院和約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)共同開發了一種稱為多材料多噴嘴3-D(MM3D)打印的新技術，該技術使用高速壓力閥來實現快速，連續，以及多達八種不同打印材料之間的無縫切換，使用從單個噴嘴到大型多噴嘴陣列的打印頭，大大小于現有3D打印創建復雜的形狀所需的時間。這些3-D打印頭本身是使用3-D打印制造的，因此可以快速定制。每個噴嘴每秒可以切換材料的速度高達50次，比眼睛能看到的速度還要快。

懷斯研究所研究員Mark Skylar-Scott博士說：“當使用傳統的基于擠壓的3-D打印機打印對象時，打印對象所需的時間與對象的長度成正比，因為打印噴嘴必須沿三個維度移動，而不僅僅是一個維度。MM3D將多噴嘴陣列與能夠在多種墨水之間快速切換的功能有效地消除了切換打印頭所浪費的時間，并有助于將縮放定律從立方減小到線性，因此您可以更快地打印多材料的周期性3D對象。 ”

MM3D打印快速切換墨水的關鍵是打印頭內的一系列Y形連接，里面多個墨水通道在一個輸出噴嘴處匯合在一起。噴嘴的形狀，打印壓力和墨水粘度都經過精確計算和調整，因此，當壓力施加到連接點的一個“機械臂”上時，流過這只機械臂的墨水不會使另一只機械臂上的靜態墨水倒流，這可以防止墨水混合并保持打印對象的質量。通過使用一組快速氣動閥操作打印頭，這種單向流動特性可以快速組裝從每個噴嘴連續流出的多材料細絲，構造出3-D多材料零件。

約翰·保爾森工程與應用科學學院Jochen Mueller博士說：“人們還可以輕松地將具有不同特性的材料集成在一起，以創建像折紙一樣的架構或同時包含剛性和柔性元素的軟機器人。”

為了證明他們的技術，研究人員打印了三浦折紙結構，該結構由剛性的“面板”部分與高度柔性的“鉸鏈”部分連接而成。以前構建這種結構的方法需要手動將它們組裝在一起，形成堆疊的層-MM3D打印頭能夠通過使用八個噴嘴連續擠出兩種交替的環氧樹脂墨水，一步一步地打印整個對象，這些墨水的剛度相差四個數量級。鉸鏈在失敗之前經受了1000多個折疊循環，這表明打印過程中剛性和柔性材料之間實現了高質量的轉換。

MM3D打印還可用于創建更復雜的對象，包括致動機器人。該研究小組設計并打印了一種由剛性和軟彈性體組成的柔軟機器人，形狀類似于千足蟲，其中包括嵌入式氣動通道，這些通道使柔軟的“肌肉”被真空依次壓縮，從而使機器人“行走”。該機器人能夠以每秒近半英寸的速度移動，同時承載的重量是其自身重量的八倍，并且可以與其他機器人連接以承載更重的負載。

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