类似于从黑白打印到彩色打印的进步,华盛顿州立大学的一个研究小组首次使用3D打印技术,一步就能打印出由两种不同材料制成的结构。
这一进步可能会帮助制造商减少制造步骤,使用一台机器在一次操作中生产包含多个部件的复杂产品。到目前为止,3D打印,也被称为增材制造,一直被限制最多一次使用一种材料。
在机械与材料工程学院的Amit Bandyopadhyay、Herman和Brita Lindholm教授的领导下,研究人员使用3D打印技术打印出了金属和陶瓷结构,以及一端有磁性,另一端无磁性的双金属管。关于他们工作的报告发表在5月刊上加法制造.
更精准、多功能的产品特点
三维打印已经改变了许多工业实践的景观,并显著影响了产品设计协议。任何想要定制零件的人都可以在电脑上设计,然后简单地打印出来。
然而,制造商只能将一种材料放入打印机中打印出零件。通过能够同时使用多种材料,他们将能够更好地控制其材料的导热、防腐蚀和环境适应等性能。
Bandyopadhyay说:“这是向使用3D打印的下一个制造水平和下一代设计、验证、优化和制造迈出的一步。”
强度没有粘合剂
随着多材料、3D打印技术的采用,制造商也将不再需要使用粘合剂或关节连接,而这些都是制造多材料产品所需要的。
Bandyopadhyay说:“你可以把两种非常坚固的材料连接在一起,但它们之间的连接只会和它们的粘合剂一样牢固。”“多材料、增材制造有助于克服弱点。”
包括研究生Bryan Heer和Bonny Onuike在内的研究人员使用基于激光的3D打印机一步连接材料,打印出镍铬铜结构。
铬镍铁合金718是一种镍铬合金,用于液体燃料火箭和飞机发动机的钣金部件。这种材料能很好地承受高温,但它冷却得很慢。当研究人员在3D打印过程中添加铜时,零件的冷却速度可以加快250%,这意味着飞机发动机的寿命更长,燃油效率更高。
增加设计选项
Bandyopadhyay说:“多材料增材制造为许多不同的可能创造打开了大门。”“这让我们变得更大胆,更有创造力。”
与研究生Tom Gualtieri和Yanning Zhang合作,研究人员还在一次操作中打印了金属陶瓷材料。
他说:“这使得我们可以在3D打印过程中改变产品的组成,增加产品的功能,这在传统上是很难实现的。”“我们可以用一台机器在单一流程中完成这一过程。”
功能图片来源:多材料3D打印设计可以消除对粘合剂的需要,并允许更大的设计多样性和特异性。信贷:华盛顿州立大学
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