華盛頓州立大學研究員為多材料項目開發一步式3D打印

最近，華盛頓州立大學的研究小組首次將3D打印技術用于一步打印，以打印由兩種不同材料制成的結構，類似于黑白和彩色打印。

  這一進步可能有助于制造商減少制造步驟，并利用一臺機器在一次操作中制造具有多個部件的復雜產品。到目前為止，3D打印一直限于一次只使用一種材料。

  由Amit Bandyopadhyay領導，機械與材料工程學院講座教授Herman和Brita Lindholm組成的研究團隊使用3D打印技術打印出金屬和陶瓷結構以及雙金屬管，該金屬管一端是磁性的，另一端是非磁性的。他們的工作報告發表在5月份的“增材制造”雜志上。

  更精確、多功能的產品特點

  3D打印已經改變了許多工業實踐的格局，并且對產品設計協議產生了重大影響。任何想要自定義零件的人都可以在計算機上進行設計，然后將其打印出來。

  但是，制造商只能將一種材料放入打印機以打印出零件。通過一次能夠打印多種材料，他們將能夠更好地控制材料的性能，如熱傳導、防腐蝕以及環境適應性。

  Bandyopadhyay表示：“這是邁向下一代制造業和使用3D打印進行下一代設計、驗證、優化和制造的一步。”

  沒有粘合劑的強度

  隨著多材料3D打印的采用，制造商也不需要使用現在創建多材料產品所需的粘合劑或接頭連接。

  Bandyopadhyay表示：“你可以將兩種非常強大的材料結合在一起，但它們的連接只會與其粘合劑一樣強大。多材料3D打印有助于擺脫薄弱環節。”

  包括研究生Bryan Heer和Bonny Onuike在內的研究人員使用基于激光的3D打印機一步步加入材料，打印出鎳鉻和銅結構。

  Inconel 718是用于液體燃料火箭和飛機發動機鈑金零件的鎳鉻合金。該材料能夠很好地承受高溫，但是其冷卻非常緩慢。當研究人員在3D打印過程中添加銅時，該部件的冷卻速度可以提高250％，這意味著飛機發動機的壽命更長，燃油效率更高。

  增加設計選項

  Bandyopadhyay表示：“多材料3D打印已經為如此多種可能的創造打開了大門。它使我們變得更大膽，更有創意。”

  與研究生Tom Gualtieri和Yanning Zhang合作，研究人員還在一次手術中打印了金屬陶瓷材料。

  “這使我們能夠在3D打印過程中改變產品的組成并增加功能，這在傳統上很難實現，”他說。 “我們可以用一臺機器在一個過程中完成這項工作。”

  該研究由航天技術創新聯合中心、國家科學基金會和美國國家航空航天局馬歇爾太空飛行中心提供資金資助。

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