華盛頓州立大學(xué)研究員為多材料項(xiàng)目開發(fā)一步式3D打印

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

  這一進(jìn)步可能有助于制造商減少制造步驟，并利用一臺(tái)機(jī)器在一次操作中制造具有多個(gè)部件的復(fù)雜產(chǎn)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(lǐng)導(dǎo)，機(jī)械與材料工程學(xué)院講座教授Herman和Brita Lindholm組成的研究團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)打印出金屬和陶瓷結(jié)構(gòu)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(bào)告發(fā)表在5月份的“增材制造”雜志上。

  更精確、多功能的產(chǎn)品特點(diǎn)

  3D打印已經(jīng)改變了許多工業(yè)實(shí)踐的格局，并且對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)議產(chǎn)生了重大影響。任何想要自定義零件的人都可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(jī)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(dǎo)、防腐蝕以及環(huán)境適應(yīng)性。

  Bandyopadhyay表示：“這是邁向下一代制造業(yè)和使用3D打印進(jìn)行下一代設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、優(yōu)化和制造的一步。”

  沒有粘合劑的強(qiáng)度

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

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

  包括研究生Bryan Heer和Bonny Onuike在內(nèi)的研究人員使用基于激光的3D打印機(jī)一步步加入材料，打印出鎳鉻和銅結(jié)構(gòu)。

  Inconel 718是用于液體燃料火箭和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)研究人員在3D打印過程中添加銅時(shí)，該部件的冷卻速度可以提高250％，這意味著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命更長(zhǎng)，燃油效率更高。

  增加設(shè)計(jì)選項(xiàng)

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

  與研究生Tom Gualtieri和Yanning Zhang合作，研究人員還在一次手術(shù)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(chǎn)品的組成并增加功能，這在傳統(tǒng)上很難實(shí)現(xiàn)，”他說。 “我們可以用一臺(tái)機(jī)器在一個(gè)過程中完成這項(xiàng)工作。”

  該研究由航天技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合中心、國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)國(guó)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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