在磁輔助的多材料3D打印中,通過在不同的注射器中裝入包含不同單體組成和顆粒濃度的墨水,即可打印多種材料。如果在擠出噴嘴之前使用混合單元,還能實現成分上的連續梯度。將超順磁性顆粒引入墨水,并為常規的墨水直寫成型打印機配備磁鐵或一組電磁線圈,便可實現磁控制。

使用磁輔助的多材料3D打印時,通常需要使用兩組墨水來打印三維對象:一組是包含超順磁性顆粒的低粘度“紋理墨水”,用于實現局部方向控制;另一組是加載具有流變改性劑和粘合劑的“成形墨水”,以確保打印材料在沉積后保持其形狀。具有牛頓流變行為且粘度低于0.2Pa·s的紋理化墨水,可在大約1分鐘的時間范圍內,使用40mT的低磁場使顆粒對齊。顆粒的超高磁響應是該技術的關鍵,因為它可以使用小型緊湊的磁體進行方向控制,這些磁體可輕松連接到標準3D打印機上。
通過配制具有非牛頓特性的墨水,可確保形狀保持性,該墨水顯示出足夠高的屈服應力,以防止沉積長絲發生幾何變形。局部形狀變形通常是由沿打印材料彎曲表面的毛細應力驅動的,這種毛細應力(σ)與界面張力γ和表面曲率κ成線性比例,即σ = γκ。通過使毛細應力和屈服應力相等,可以估算出已知表面張力的墨水產生無畸變曲率所需的最小屈服應力,并根據估算結果調整墨水的屈服應力。調整墨水屈服應力的簡便方法是添加二氧化硅作為流變改性劑,在墨水系統中,當二氧化硅濃度為8wt%時,會產生160Pa的屈服應力,從而可以沉積曲率半徑(1/κ)接近100μm的無變形細絲。