Printess：一种低成本、开源的生物3D打印机，专为多材料高通量DIW设计。

导读：在新兴的生物制造和软材料工程领域，直接墨水书写（DIW）作为一种通用且不断进化的3D打印方法，日益受到关注。它能处理多种粘度和化学性质的墨水，涵盖生物组织打印、软机器人、电子材料以及结构超材料等多样化应用。

然而，大多数商用DIW打印平台价格高昂（往往在一万至数十万美元不等），并且软件和硬件生态系统通常为封闭式，难以进行二次开发或在学术研究中做大幅定制。此外，当前的开源生物打印机常常是对现有塑料3D打印机等商用设备进行简单改装，成本仍然偏高，可塑性有限。

为推动更广泛的应用与创新，斯坦福大学研究团队从自下而上的思路出发，开发了一款名为“Printess”的3D打印平台：硬件开源、组装成本仅约250美元，可支持多种打印模式和材料，为实现快速、灵活的软材料和生物打印打开了新局面。

Printess是一款紧凑、轻量且易于组装的开源DIW（直接墨水书写）平台。它由六个线性执行器、一个微控制器、两个注射泵挤出机以及价格低廉的3D打印和激光切割部件构成。该平台的运动精度高达10微米，可支持多种先进的DIW技术，例如多材料梯度打印、嵌入式打印以及主动混合工艺。

与商业化替代方案相比，Printess提供更高灵活性，用户可定制构建体积、打印头和材料功能以满足不同需求。系统使用修改版Marlin固件的RepRap RUMBA+控制板，兼容常见切片软件。模块化设计使其一小时内可组装完成，并拥有80×80×80mm构建体积，专为小型高精度打印优化。以下是对其多模式打印能力的详细说明：

1. 主动混合打印

通过内置的旋转叶轮，Printess实现了主动混合打印。这种模式能够在打印过程中实时调整材料配比，生成梯度材料或Janus细丝，适合用于多功能材料的开发。通过在同一打印细丝中对两股生物墨水进行实时混合，可打印出含不同染料或细胞类型的多相组织。

2. 多喷嘴打印

配备多喷嘴打印头（MM3D），显著提升了并行打印效率，同时支持在细丝中快速切换不同材料。通过8或32个喷嘴的分流设计，可实现多材料的快速切换和高吞吐量并行打印。打印实例包括混合硬、软硅胶的可膨胀结构。在拉伸测试中，该结构表现出可调的泊松比和拉伸性能，展示了其在超材料设计中的潜力。

3. 嵌入式打印

Printess支持在自修复流体支撑介质中构建复杂的软性结构，轻松应对复杂几何形状和柔性材料的打印需求。成功在卡波姆（Carbopol）等自修复支撑介质中打印复杂的3D结构，例如斯坦福兔模型，并实现心脏瓣膜等功能部件的打印。

此外，Printess平台具有高度灵活的模块化设计，能够快速适配各种实验需求。通过卡扣式注射器支架、可定制打印床等灵活接口，用户可以快速更换组件，优化打印配置。

Printess打印机总成本约250美元（折合人民币约1800元），所有机械、电气和软件设计均为开源，用户可自由改装、分享和创新。设计文件、组装说明和固件已发布在GitHub上，可通过以下链接免费下载：https://github.com/weiss-jonathan/Printess-Low-Cost-3D-Printer

通过Printess这一自下而上构建的3D打印平台，研究人员成功实现了低成本、多材料和多模式的直接墨水书写方法，为生物打印和软材料开发提供了崭新的开放式生态。这将使更多研究者、教育机构甚至个人能够负担得起生物3D打印机，加速技术在更广领域的应用和创新。

2025年，生物3D打印机可能会迎来一波降价潮。