熟悉3D打印的人都知道，使用熔融沉積建模和噴墨3D打印技術(shù)可以打印由多種材料制成的零件，但對(duì)于選擇性激光燒結(jié)（SLS）卻不是那么容易，因?yàn)榱慵幌拗剖褂靡环N均勻的材料。多材料粉末3D打印雖然不是一個(gè)新概念，但迄今為止卻無(wú)實(shí)際進(jìn)展。

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而今，據(jù)外媒報(bào)道，在今年第一季度，比利時(shí)制造商Aerosint宣布成功進(jìn)行了不銹鋼和銅合金打印雙金屬零件的測(cè)試，并且正在努力開發(fā)其專有的激光粉末床熔融技術(shù)，該技術(shù)將金屬和聚合物分別或同時(shí)結(jié)合，包括PEEK、PPS以及潛在的陶瓷和有機(jī)材料。推進(jìn)SLS等3D打印技術(shù)發(fā)展以打印多種材料，將使它們的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單一材料零件的應(yīng)用范圍和可能性，這是大多數(shù)實(shí)際零件所具有的。

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程系的研究人員Hod Lipson和John Whitehead 開發(fā)了一種新穎的方法，該方法使用倒置激光和透明玻璃板通過SLS技術(shù)打印多材料零件。在他們的新方法中，激光不是向下指向粉末床，而是向上指向。

哥倫比亞SLS中的向上指向激光。圖片由Columbia Engineering提供

代替粉末床，將粉末材料的薄層涂覆在玻璃板上，然后將激光引導(dǎo)通過底部玻璃板以熔化該層。然后，將帶有選擇性融合材料的板（使用預(yù)先編程的虛擬藍(lán)圖）提起并移動(dòng)到另一塊涂有不同材料的板上，然后重復(fù)該過程。

使用SLS的多材料概念零件。圖片來(lái)源;Columbia Engineering

通過選擇性融合，可以構(gòu)建多種材料的玻璃板（這也消除了對(duì)粉末床的需求，并節(jié)省了材料的使用量），這些部件可以將材料組合成一層，或者在每一層中形成一堆不同的材料。為了驗(yàn)證其概念，研究人員使用TPU打印了2.18毫米、50層厚的零件，以及結(jié)合了尼龍和TPU的多材料零件。Lipson指出，在SLS 3D打印中，諸如此類的進(jìn)步意義重大。

“現(xiàn)在，有多少種產(chǎn)品僅用一種材料制成？?jī)H用一種材料進(jìn)行打印的局限性困擾著整個(gè)行業(yè)，阻礙了其發(fā)展，從而無(wú)法發(fā)揮其全部潛力。”

這種方法還允許在打印過程中對(duì)打印部分進(jìn)行全視圖查看，而不是傳統(tǒng)的取出零件后才可以查看（或識(shí)別缺陷）。John Whitehead解釋了這一限制。

“在標(biāo)準(zhǔn)打印機(jī)中，由于放置的每個(gè)連續(xù)層都是均勻的，因此未融合的材料會(huì)使您看不到要打印的對(duì)象，直到在打印結(jié)束時(shí)取出完成的零件為止。這意味著在打印完成之前不一定會(huì)發(fā)現(xiàn)打印失敗，這會(huì)浪費(fèi)時(shí)間和金錢。”John Whitehead解釋道。

值得注意的是，與哥倫比亞大學(xué)的研究人員相比，Aerosint的方法確實(shí)使用了粉末床，并配有向下指向的激光和多個(gè)滾輪，以沉積和融合每種層圖案所需的粉末量。

“這項(xiàng)技術(shù)具有打印嵌入式電路、機(jī)電部件甚至機(jī)器人部件的潛力。它可以用梯度合金制造機(jī)械零件，這些合金的材料成分會(huì)隨著端到端的變化而逐漸變化，例如渦輪葉片，其中一種材料用于芯，而另一種材料用于表面涂層，” Lipson指出。“我們認(rèn)為，這將使無(wú)需組裝即可制造復(fù)雜的多材料零件成為可能，從而將激光燒結(jié)擴(kuò)展到更廣泛的行業(yè)。換句話說，這可能是推動(dòng)增材制造行業(yè)從僅打印無(wú)源均勻零件到打印有源集成系統(tǒng)的關(guān)鍵。”

因此，哥倫比亞工程學(xué)院的團(tuán)隊(duì)不斷擴(kuò)大研究范圍，將樹脂和金屬材料的性能進(jìn)行更廣泛的組合，也許在不久的將來(lái)，3D打印在多材料零件上的規(guī)模限制將被消除，這樣一來(lái)，企業(yè)或消費(fèi)者就可以按需打印實(shí)際零件或設(shè)備，而這些零件或設(shè)備實(shí)際上可以直接從打印機(jī)上使用。

文章題目：3D打印人必看：不帶粉末床的多材料SLS3D打印機(jī)即將被推出
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