最近存璃,3D打印公司Aerosint的工程師發(fā)表了一篇文章宙彪,概述了該公司對多材料3D打印未來的看法。正如3D虎在1月份所報道的那樣有巧,比利時SLS專家嘗試開發(fā)打印多種材料的3D打印機(jī),而且這項技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展可能會對制造業(yè)轉(zhuǎn)型產(chǎn)生積極效應(yīng)篮迎。
多材料3D打印對于3D打印技術(shù)的未來以及開發(fā)這種技術(shù)的公司來說非常重要,因為大多數(shù)產(chǎn)品往往是由多種材料制成的揭凭。在同一系統(tǒng)同時3D打印不同材料變得更加容易之前源快,該技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用仍將局限于過時元件的反向工程替換等。
目前在可擴(kuò)展性和經(jīng)濟(jì)性方面難以實(shí)現(xiàn)多材料3D打印俯重。3D打印多種材料的最常用方法之一就是復(fù)合材料炫瘤。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,例如夕锹,這使它們具有兩種材料的特性的組合枷配,例如高耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度。金屬合金或纖維增強(qiáng)聚合物是這種復(fù)合材料的很好例子檬桅。
功能分級材料(FGM)可以說是Aerosint文章中稱為復(fù)合材料世界中的最佳類型的復(fù)合材料物少。代替通常情況下分布在整個基礎(chǔ)材料中的增強(qiáng)材料,F(xiàn)GM由兩種或兩種以上材料組成芹寓,每種材料之間有漸變界面东著,從一個平滑過渡到另一個。與兩種材料之間的明顯界限處的濃度相比铲瞎,這提供了更好的機(jī)械、熱和化學(xué)應(yīng)力分布需忿,這也將導(dǎo)致弱點(diǎn)。
FGM在非常高的熱應(yīng)力蜡歹、機(jī)械應(yīng)力或化學(xué)應(yīng)力的極端環(huán)境中非常有用,但單一材料部件將不可避免地失效月而。在FGM中,每種材料的機(jī)械议纯、熱學(xué)或化學(xué)優(yōu)勢有效地抵消了另一種材料的缺點(diǎn)父款。
大多數(shù)3D打印技術(shù)都能夠以這種或那種方式創(chuàng)建FGM。FDM 3D打印技術(shù)可以將多種聚合物熔合在一起瞻凤,形成多層擠出系統(tǒng)憨攒。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)合起來生產(chǎn)出先進(jìn)概念輪胎阀参,該輪胎在其整個結(jié)構(gòu)中具有非常不同的彈性肝集。然而,這種方法在規(guī)模和速度方面仍然有限蛛壳。大規(guī)模生產(chǎn)的需求意味著FDM仍然局限于生產(chǎn)原型芙糙。
更先進(jìn)的3D打印技術(shù)-直接金屬沉積(DMD)可以生產(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(fèi)用昂貴且費(fèi)時鹊逛。技術(shù)本身花費(fèi)很多渺类,而且還需后期的維護(hù),每個部分必須一次一個象讶。材料浪費(fèi)是另一個嚴(yán)重問題累换,DMD的浪費(fèi)率約為70%。
在未來盏拐,F(xiàn)GM零件的有效待插、可擴(kuò)展、可負(fù)擔(dān)得起的生產(chǎn)可能是SLS或SLM 3D打印技術(shù)涤墙。這些粉末床技術(shù)快速谍竿,相對便宜,并且能夠生產(chǎn)各種尺寸的批次惯缚。然而路影,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)創(chuàng)建FGM復(fù)合材料的關(guān)鍵是與雙材料共燒結(jié)相結(jié)合的多粉末沉積系統(tǒng)屋群,可在打印過程中提供體素級控制闸婴。Aerosint公司正在沿著這些路線開發(fā)一些產(chǎn)品,并且迄今為止已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了雙粉末沉積芍躏。理論上邪乍,材料的數(shù)量是無限的,只要流動性和粒度分布與SLS工藝兼容对竣,粉末可以是聚合物庇楞、金屬或陶瓷。
如果要實(shí)現(xiàn)3D打印中多材料復(fù)合材料的集成否纬,這可能意味著增材制造的可能性的巨大擴(kuò)展吕晌。每一個制造業(yè)都將從新一代價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)的材料屬性临燃,能夠按需快速生產(chǎn)睛驳。
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