3D打印制造是目前工業(yè)界技術發(fā)展的重要趨勢。近日滋戳，德國弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所宣稱斋竞，他們開發(fā)了一種多材料噴射系統倔约。該系統可一次處理多達4種材料，將其不同特性坝初，如導熱浸剩、導電、絕緣鳄袍，組合到一個產品中绢要。這使創(chuàng)建具有組合屬性或功能的產品成為可能。

據介紹拗小，該系統打印精度在300~1000微米之間重罪，可形成高度在100~200微米之間的沉積層，可以制造20×20×18厘米大小的零件哀九。

多材料打印蛆封，高效省時

3D打印技術已廣泛應用于醫(yī)學、電子勾栗、人工智能等領域惨篱，如微型電池、心跳檢測器以及微型血管清理機器人等幌侧。其簡化制造工序的同時令掠，也大大縮減了制造成本及時間。

北京工業(yè)大學材料與制造學部教授趙治介紹整栏，簡單來說辫扯，3D打印可以分為兩大類，一類是先把需要打印的材料調配好碗昭，再通過噴嘴將這些材料擠出來侄突，根據需要堆疊成合適的形狀并固化，整個過程主要是物理變化体笨。根據擠壓堆疊和固化的方式涎狐，可細分為選擇性激光熔化技術（SLM）、三維印刷工藝（3DP）烧啊、熔融沉積成型技術（FDM）等赐汤。

另一類是先配好反應液，而后進行光照端杂，利用光化學反應使其從液體變?yōu)楣腆w刨紊，通過改變光照的分布，控制產品的形貌纬傲，這是個化學過程满败。趙治說，“光照打印的優(yōu)勢是精度高，理論上可以達到微米或亞微米級算墨。同時着裹，打印速度較快，幾十分鐘就能完成米同『龋”

而前者利用噴嘴進行打印，受限于機械加工技術面粮，精度較差少孝，速度也更慢，但材料適用范圍更廣一些熬苍。

“不論是哪種技術稍走，運用中都要考慮制備條件、材料和工藝之間的相容性柴底，要針對不同的產品功能以及材料特性现辰，選擇最合適的打印方式∥粒”蘇州大學能源學院教授孫靖宇告訴《中國科學報》托捆。

不同材料條件的統一是關鍵

與傳統制造業(yè)不同，3D打印的產品需要一體成型扼漓，而產品的各個部件往往需要承擔不同的作用媒卑，需要使用多種材料。如可穿戴設備就涉及很多材料醒屠，需要有柔性材料保證穿著的舒適度经馍，又需要區(qū)分導體和絕緣體。

因此橘谐，多材料3D打印技術和設備為推動現代工業(yè)化中大規(guī)模精準制造提供了可能父绿。

據了解，弗勞恩霍夫研究所的新系統可用于制造高度復雜的零件陋疑，如衛(wèi)星推進發(fā)動機中的點火系統畅廷。由于衛(wèi)星發(fā)動機燃燒艙的溫度非常高，需要使用耐熱性良好的陶瓷谭央，同時導電組件和絕緣組件也要精準分開狠持。利用該系統疟位，能夠同時進行這三種材料的打印瞻润。

趙治介紹，目前國內外很多其他技術也能夠實現多材料打印甜刻，但面臨著不少問題绍撞。“不同材料所需條件不同，金屬類的材料條件苛刻傻铣，往往需要高溫或激光條件章贞。如果同時還想打一些比較脆弱的材料，如在高溫條件下可能會熔化或分解的高分子類材料非洲，找到統一的條件有一定難度鸭限。”他表示两踏，如果不同材料結合得不夠好败京，仍然難以發(fā)揮作用。

技術水平有待觀察

在孫靖宇看來梦染，材料如何均勻分散是目前3D打印技術冒侧，特別是擠壓堆疊式打印，必須面對的難題抄刁。

在3D打印的工業(yè)化進程中阿赞，通常采用熱塑性黏結劑來均勻包覆目標材料，使其分散均勻祈哆，但黏結劑的加入將嚴重影響所得產品的力學漩跋、光學、電學等方面的性能帆速。另外倡照，熱塑性黏結劑在打印過程中需經高溫熔化，這很大程度上限制了可打印活性材料的選擇谣泄，進一步限制了3D打印技術的應用范圍声屯。

“因此，在3D打印發(fā)展過程中褂圣，需要開發(fā)特種黏結劑用于目標材料去园。而此次弗勞恩霍夫研究所開發(fā)的多材料噴射系統，可以將陶瓷懊悯、金屬等的熱塑性黏結劑均勻地混合蜓谋，做成墨水的結構，并且能精準定位墨水噴出炭分，這比較難得桃焕。”孫靖宇說捧毛。

趙治認為观堂，這種多材料打印系統是個很好的研究方向，但工業(yè)應用潛力還有待觀察呀忧∈郏“該系統所能實現的打印精度，利用機械加工完全可以達到，并且成本更低胰坟∫蚱”

（中國科學報）

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