材料已经并将继续成为任何添加剂制造或3D打印操作的关键要素。新材料一直在出现。随着供应商探索和开发材料，新信息出现了使用添加剂设备的最佳方式。
我们最近采访了Inkbit的首席执行官和联合创始人Davide Marini。Davide是一名机械工程师，在增材制造行业工作过。以下是采访的重点。inkbit.开发多材料增材制造平台。
喷墨使用基于光聚合物的化学物质。Marini指出:“如今，你在市场上看到的基于光聚合物的打印机所用的大部分材料都来自涂料行业。“它们是几十年前开发的。它们是典型的丙烯酸和甲基丙烯酸。它们价格低廉，但我们认为它们不具备制造应用所需的机械性能。
确保材料的机械性能
喷墨打印机开发的3D打印机消除了机械压扁，这是许多喷墨打印过程中出现的结果。机械压扁影响材料的机械性能，在某种意义上，你不能使用除丙烯酸以外的化学物质。
Here’s how it occurs: The traditional way in which an inkjet 3D printer has been built, after each layer is deposited, there is a step where the roller or scraper essentially scrapes away the top, typically 25% of each layer, to make it flat. This is done to obtain the geometric accuracy needed for the part.
这样做的缺点是减慢了过程，因为你必须滚动每一层，而且浪费材料。Marini说:“最重要的是，因为你有一个与材料接触的机械部件，你不能使用你想要的所有材料。这里有一个例子，我可以提到我们自己的喷墨机使用的环氧树脂。环氧树脂与丙烯酸树脂不同，是一种连续固化的化学物质。所以即使你关掉了紫外线，这种材料还会继续固化。
“在多喷3D打印机中，环氧树脂材料容易粘在机械刮刀上，堵塞机器。但因为我们的系统是非接触的，所以我们没有机械压平器。我们的机器不同于传统的喷墨机。它仍然是基于喷墨的，但在设计上有所不同，在每一层沉积后，没有机械压平。相反，我们有一个视觉系统，以体素分辨率扫描每一层。我们创建了每一层的三维地形图，我们不去碰它。我们只是在沉积下一层之前考虑这些数据。所以，这是一个更快的过程。它更精确，而且我们可以使用更好的材料。
机械刮刀的使用是一些喷墨系统不能在软材料上工作的原因之一。“这很困难，因为如果你试图把一部分软材料弄平并刮掉，那就相当困难了。”
由于Inkbit打印机消除了机械平整，因此公司可以扩展用于超出丙烯酸的材料的化学类型。
材料的趋势
根据客户的谈话，Marini看到了以下材料的具体趋势:
-人们想要生产级材料，即耐高温、耐化学药品、耐冲击等。
-人们越来越意识到多材料设计的重要性。能够将不同的材料组合在同一部分是很重要的。
- 需要食品级3D印刷材料，这需要重大的监管依从性。许多材料不适合建立用于食品加工应用的部件。
-对可持续材料的需求。例如，我们设计了一种打印机的支撑材料，它是一种可熔化的无毒材料，它是一种蜡样的材料，甚至可以在这个过程中使用
发展更适合AM印刷工艺的材料的障碍
喷墨风格添加剂系统的使用既有挑战，也有机遇。
“在纯技术或科学层面,”马里尼指出,“最重要的障碍使喷墨架构投入生产是,你必须使用低粘度油墨,因为打印头的工作原理通过喷射液滴的材料以非常高的频率小喷嘴,通常直径10 - 15微米。所以你不能喷射粘性很强的物质。问题是粘性物质是理想的因为它们有长链分子。这些高粘度的材料产生了更有趣的力学性能。所以，在我看来，这就是为什么到今天为止，喷墨系统已经正确地与原型部件相关联。
“我们开始Inkbit是因为我们想要一种喷墨架构，它有很多优势，比如多材料性能、精度和工厂可扩展性，但我们想要的是生产级树脂，生产级化学。所以如果你想要那样的话，你需要在化学上玩一些把戏。基本上，你想要的是喷射低粘度树脂，也就是短链分子，然后找到方法将它们聚合成长链分子这样你就有了所需的漂亮性能。化学方面的挑战意义重大，非常令人兴奋。除了丙烯酸，我们还在探索各种新的化学物质。”
目前大多数喷墨添加剂系统使用的喷嘴是将墨水喷到纸上的。当然，能够处理高粘度材料的喷嘴“将是我们的游戏规则改变者，”Marini说。“我们一直在寻找能够喷射高粘度的喷头。我们正在与一家制造商就这种打印头进行讨论。让你们大致了解一下范围，目前我们可以打印15厘泊树脂，但这家制造商声称他们可以制造100厘泊树脂的打印机，这对我们来说太棒了。
“在2D喷墨印刷业围绕2D喷墨印刷行业开发的所有基础设施都是可靠的，并且已经证明是可扩展的。意大利在制造瓷砖制造中具有非常强大的行业，而且通常由喷墨在非常高的速度，非常大的体积中装饰。所以我们选择喷墨因为我们喜欢潜力。我们看到，没有必要向制造公司证明喷墨可以扩展到大量生产。
“加上，喷墨技术可以通过在不同的地方丢弃不同类型的材料来玩材料特征。我们正处于一个非常令人兴奋的旅程，结合化学，硬件，创新建筑，我们正在使用机器视觉，机器学习。但在纯粹的化学上，我认为挑战的美丽是以下。例如，我们说，我们采取一个像粘合剂喷射一样的过程。通常，一个从基本上是热塑性塑料的粉末开始。机械性能已被粉末制造商锁定在内。将粉末放在一起（在绑定过程中），你有你的部分。但在喷墨时，我们实际在做的是我们正在进行过程中的最终分子的属性。这既是一个大挑战和一个巨大的机会，因为是的，这是迄今为止没有存在的东西。
满足设计师对数据的需求
机械加工和注射成型中使用的传统材料有着悠久的历史，是设计师所依赖的。对于一些设计师来说，在开发新材料的能力上获得同样的信心可能是一个障碍。
“这个问题触及了我们面临的挑战的核心。这是一个感知的问题。生产领域的工程师已经习惯于使用20世纪50年代和60年代开发的树脂，比如ABS、聚碳酸酯等。例如，如果我们告诉他们，我们现在有了乙烯的配方，他们会感到惊讶。提供有关机械性能的数据并与工程师合作以确保他们信任这项技术是很重要的。我们正在做的是为他们打印很多零件。而且会有一个适应新化学物质的过程。我们有一个测试实验室，我想我们有各种测试人员，我们会进行抗冲击测试，拉伸应力测试，各种温度和化学测试。我们对材料做了大量的测试。
喷墨打印格子
晶格的一个可能特征是能够一点一点地改变机械性能。喷墨增材制造使设计师能够创建多种材料的晶格。
“它以有趣的方式探索格子的更多机会。作为一个例子，我们一直生产需要具有柔软皮肤的结构，但内部有一个刚性格子。我们可以改变格子本身的结构。一些为我们平台产生最兴奋的部分是非常精细的格子格格。我们称他们为数字泡沫。其中一些在电池大小下降到200微米，而且那些是更柔和的。
“如果你要碰到他们，他们会觉得可能就像一个橙色。但有趣的是，我们可以在机械性能方面创造方向性。当然，它可以完全数字设计。因为显然没有其他人在软材料中打印这种细结构。用户可以通过机器中的视觉系统看到过程，因此我们不需要任何机械平整化。我们也有可衡量的支持，因此我们可以从非常细的结构中取出支持材料。我们被格子兴奋，我们想进一步迈出一步。
晶格也可以在特定方向上设计出特定的特征。“假设我给你一个立方体。我可以做一个晶格，如果我在X方向压缩，它会比我在Y方向压缩时更软。
探索
Marini和他的团队正在探索隔音材料的使用。“与我们合作的一家制造商需要将声音从他们正在制造的设备中隔离出来。有一个特定的频率会干扰耳朵。我们正在尝试看看，当使用声音传播模拟来设计数字形式时，我们能否从头开始设计一种形式，例如，只消除特定的频率。这非常令人兴奋。
如果你看到它，你就能控制它
喷墨系统包括一个视觉系统，便于构建过程。
“高水平,”马里尼说,“工程师甚至不会看到机器的工作,但优势会来的,因为我们有一个视觉系统集成到机器的设计,机器创建一个地形,每一层的三维地图。我们将这些地图层缝合在一起，并创建一个我称之为医疗CT扫描的部分。如果你不想要，你可以扔掉它，或者你可以使用它，存储它以进行质量控制，跟踪，跟踪功能，等等。
“这是一种令人兴奋的能力，特别是对医疗行业来说，比如你有一个设备需要大规模生产，但同时，它必须个性化。那么你要如何通过FDA的批准呢?因为FDA的批准通常依赖于过程，但在这种情况下，每个产品都是不同的。所以我们相信每个产品都有一个文件，一个数字副本，我们认为这很重要。它是由一家医疗设备公司传达给我们的，这就是他们找我们进行探索的原因。”
在触摸屏上，设计师将看到每一层偏离预期几何形状。他们将看到机器检测每一层的缺陷，并立即纠正它们。
“该系统实时跟踪沉积的每一个个体素，并对其做出反应。这是一个基于视觉，完全反馈控制的机器。以前没有人建造过这样的东西。”
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