最近，3D打印公司Aerosint的工程師發(fā)(fā)表了一篇文章，概述了該公司對多材料3D打印未來(lái)的看法。正如此前媒體報道的那樣，比利時(shí)SLS專(zhuān)家嘗試開(kāi)發(fā)(fā)打印多種材料的3D打印機，而且這項技術(shù)(shù)的進(jìn)一步發(fā)(fā)展可能會(huì )對制造業(yè)(yè)轉(zhuǎn)型產(chǎn)(chǎn)生積極效應(yīng)。

多材料3D打印對于3D打印技術(shù)(shù)的未來(lái)以及開(kāi)發(fā)(fā)這種技術(shù)(shù)的公司來(lái)說(shuō)非常重要，因為大多數(shù)產(chǎn)(chǎn)品往往是由多種材料制成的。在同一系統(tǒng)同時(shí)3D打印不同材料變得更加容易之前，該技術(shù)(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)應(yīng)用仍將局限于過(guò)時(shí)元件的反向工程替換等。目前在可擴展性和經(jīng)(jīng)濟性方面難以實(shí)現(xiàn)多材料3D打印。3D打印多種材料的最常用方法之一就是復(fù)合材料。復(fù)合材料實(shí)際上是兩種不同的材料以各種方式結(jié)合在一起，例如，這使它們具有兩種材料的特性的組合，例如高耐熱性和機械強度。金屬合金或纖維增強聚合物是這種復(fù)合材料的很好例子。

功能分級材料（FGM）可以說(shuō)是Aerosint文章中稱(chēng)為復(fù)合材料世界中的最佳類(lèi)型的復(fù)合材料。代替通常情況下分布在整個(gè)基礎(chǔ)材料中的增強材料，F(xiàn)GM由兩種或兩種以上材料組成，每種材料之間有漸變界面，從一個(gè)平滑過(guò)渡到另一個(gè)。與兩種材料之間的明顯界限處的濃度相比，這提供了更好的機械、熱和化學(xué)(xué)應(yīng)力分布，這也將導(dǎo)致弱點(diǎn)。

FGM在非常高的熱應(yīng)力、機械應(yīng)力或化學(xué)(xué)應(yīng)力的極端環(huán)(huán)境中非常有用，但單一材料部件將不可避免地失效。在FGM中，每種材料的機械、熱學(xué)(xué)或化學(xué)(xué)優(yōu)(yōu)勢有效地抵消了另一種材料的缺點(diǎn)。

大多數(shù)3D打印技術(shù)(shù)都能夠以這種或那種方式創(chuàng )(chuàng)建FGM。FDM 3D打印技術(shù)(shù)可以將多種聚合物熔合在一起，形成多層擠出系統(tǒng)。為了展示這種方法的可能性，米其林最近將不同的聚合物結(jié)合起來(lái)生產(chǎn)(chǎn)出先進(jìn)概念輪胎，該輪胎在其整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有非常不同的彈性。然而，這種方法在規(guī)模和速度方面仍然有限。大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)的需求意味著(zhù)FDM仍然局限于生產(chǎn)(chǎn)原型。

更先進(jìn)的3D打印技術(shù)(shù)-直接金屬沉積（DMD）可以生產(chǎn)(chǎn)具有接近連續(xù)梯度的金屬-金屬和金屬-陶瓷FGM復(fù)合材料。這種方法的缺點(diǎn)是費用昂貴且費時(shí)。技術(shù)(shù)本身花費很多，而且還需后期的維護，每個(gè)部分必須一次一個(gè)。材料浪費是另一個(gè)嚴重問(wèn)題，DMD的浪費率約為70％。

在未來(lái)，FGM零件的有效、可擴展、可負擔(dān)得起的生產(chǎn)(chǎn)可能是SLS或SLM 3D打印技術(shù)(shù)。這些粉末床技術(shù)(shù)快速，相對便宜，并且能夠生產(chǎn)(chǎn)各種尺寸的批次。然而，他們一直大規(guī)模制造FGM復(fù)合材料的方法尚未得到證實(shí)。使用粉末床融合技術(shù)(shù)創(chuàng )(chuàng)建FGM復(fù)合材料的關(guān)(guān)鍵是與雙材料共燒結(jié)相結(jié)合的多粉末沉積系統(tǒng)，可在打印過(guò)程中提供體素級控制。Aerosint公司正在沿著(zhù)這些路線(xiàn)開(kāi)發(fā)(fā)一些產(chǎn)(chǎn)品，并且迄今為止已經(jīng)(jīng)實(shí)現(xiàn)了雙粉末沉積。理論上，材料的數(shù)量是無(wú)限的，只要流動(dòng)性和粒度分布與SLS工藝兼容，粉末可以是聚合物、金屬或陶瓷。

如果要實(shí)現(xiàn)3D打印中多材料復(fù)合材料的集成，這可能意味著(zhù)增材制造的可能性的巨大擴展。每一個(gè)制造業(yè)(yè)都將從新一代價(jià)格合理的零部件中受益，這些零部件具有復(fù)雜的幾何形狀和先進(jìn)的材料屬性，能夠按需快速生產(chǎn)(chǎn)。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)