新型多材料3D打印將不同的金屬和陶瓷組合成一個(gè)零件

魔猴君  行業(yè)資訊   1497天前

德國研究機(jī)構(gòu)的弗勞恩霍夫家族不斷發(fā)明新穎的制造方法和輔助技術(shù)。這次是弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)與系統(tǒng)研究所（IKTS）的最新產(chǎn)品，是一種多材料噴墨系統(tǒng)，能夠在單一結(jié)構(gòu)中3D打印多種金屬或陶瓷。為了證明這一過程，F(xiàn)raunhofer IKTS研究人員3D打印了帶有內(nèi)置點(diǎn)火裝置的陶瓷衛(wèi)星。

Fraunhofer IKTS開發(fā)的多材料噴射系統(tǒng)

該技術(shù)類似于現(xiàn)有的聚合物噴墨3D打印技術(shù)，例如Stratasys的PolyJet。然而，它始于將陶瓷或金屬粉末混入熱塑性粘合劑中。然后在大約100°C的溫度下在微劑量系統(tǒng)中將這種漿液融化，然后以高達(dá)60 mm的速率沉積，每秒沉積1,000滴，液滴的大小范圍為300至1,000μm，形成的層數(shù)為100高度為200μm。零件尺寸可以達(dá)到20×20×18厘米（7.87英寸x 7.87英寸x 7.09英寸）。

弗勞恩霍夫（Fraunhofer）IKTS研究人員Uwe Scheithauer解釋說：“這里的關(guān)鍵因素是金屬或陶瓷漿料的定制配料。正確確定劑量是確保增材制造的最終產(chǎn)品在隨后的熔爐燒結(jié)過程中具有所需性能和功能的關(guān)鍵，包括強(qiáng)度，導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率等性能?！眻F(tuán)隊(duì)開發(fā)的軟件可確保達(dá)到這種精度，以確保在打印過程中液滴的精確定位。

微劑量系統(tǒng)的渲染。

根據(jù)Scheithauer的說法，一次最多可以印刷四種不同的材料，從而可以生產(chǎn)具有特定物理特性的多功能零件。這包括用于陶瓷衛(wèi)星推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)。 Fraunhofer團(tuán)隊(duì)選擇了陶瓷來承受衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室所承受的高溫，從而打印出了一種點(diǎn)火系統(tǒng)，該點(diǎn)火系統(tǒng)由三種不同的材料構(gòu)成：一種導(dǎo)電陶瓷，一種電絕緣陶瓷以及一種在后置過程中會(huì)分解的支撐材料。爐中進(jìn)行印刷燒結(jié)。

德國研究所設(shè)想該技術(shù)的其他應(yīng)用，包括消費(fèi)品，例如團(tuán)隊(duì)為個(gè)人客戶制作的兩音陶瓷表或工業(yè)零件。 “例如，我們還可以使用它來制造硬質(zhì)合金零件的毛坯。由于配料系統(tǒng)具有極高的精度，因此毛坯的輪廓已經(jīng)非常接近最終產(chǎn)品的輪廓。因此，與常規(guī)方法相比，它們將需要很少的后續(xù)研磨。當(dāng)您使用硬質(zhì)合金時(shí)，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢?！?/span>

現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)并展示了其可擴(kuò)展性，Fraunhofer IKTS團(tuán)隊(duì)將對(duì)其進(jìn)行工業(yè)驗(yàn)證。這意味著與工業(yè)客戶合作，弗勞恩霍夫（Fraunhofer）可能會(huì)幫助他們開發(fā)材料以及用于過程監(jiān)控和自動(dòng)化的軟件。德國研究院將在2020年9月16日至17日在線舉行的CERAMITEC會(huì)議上討論該技術(shù)。

點(diǎn)評(píng)：在單個(gè)制造過程中實(shí)現(xiàn)3D打印完整功能對(duì)象的能力還有很長的路要走，但是Fraunhofer使我們更接近實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。與之相伴的還有像Optomec這樣的公司，其Aerosol Jet 5X系統(tǒng)用于手機(jī)的批量生產(chǎn)，以及像InkBit這樣的初創(chuàng)公司，它們可能預(yù)示著僅用一臺(tái)機(jī)器就可以制造定制電子產(chǎn)品的未來。

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