中國粉體網(wǎng)訊  3D打印公司Aerosint的工程師最近發(fā)表了一篇文章，概述了公司關(guān)于多種材料3D打印的暢想。正如我們在一月份報告的那樣，比利時SLS專家已經(jīng)嘗試開發(fā)多種材料3D打印機，而這種技術(shù)的進一步發(fā)展可能對制造業(yè)產(chǎn)生重大變革。

多種材料3D打印對于未來的添加劑制造技術(shù)和開發(fā)它的公司來說是非常重要的，因為大多數(shù)產(chǎn)品往往是由一種以上的材料制成的。大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)將限于諸如逆向工程替代過時部件，除非3D打印可以實現(xiàn)不同的材料使用同一個系統(tǒng)。

多種材料3D打印目前難以實現(xiàn)可擴展性和經(jīng)濟性。多種材料3D打印最常見的方法之一是用復(fù)合材料。復(fù)合材料實際上是兩種不同的材料，以某種方式結(jié)合在一起。使得它們具有兩種材料的性能，例如高熱阻和機械強度。金屬合金或纖維增強聚合物就是很好的例子。

最好的復(fù)合材料是在Aerosint的文章中被稱為復(fù)合材料界的“圣杯”的功能梯度材料（FGM）。FGM不是由通常分布在基材中的增強材料組成，而是由兩個或多個材料組成，每個材料之間有分級界面，以平滑的方式從一個過渡到另一個。這種組合方式提供了更好的機械分布，如果是在有明確的邊界的兩種材料之間，熱應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力集中作用下，材料就會出現(xiàn)缺陷。

FGM在極端高溫、機械和（或）化學(xué)應(yīng)力的極端環(huán)境中最有用，這種情況下單一材料部分不可避免地會失效。在FGM中，每種材料的機械、熱學(xué)或化學(xué)優(yōu)點有效地抵消了另一種材料的缺點。

大多數(shù)3D打印技術(shù)能夠以某種方式創(chuàng)建FGM。FDM 3D打印技術(shù)可以在多擠壓系統(tǒng)中融合不同的聚合物。米其林最近展示了這種方法的可能性，將不同的聚合物結(jié)合在一起生產(chǎn)出一種先進的輪胎，這種輪胎在其整個結(jié)構(gòu)中具有多種不同的彈性。然而，在規(guī)模和速度方面，這種方法仍然是受限的。

更先進的3D打印技術(shù)——直接金屬沉積（DMD），可以以接近連續(xù)的梯度生產(chǎn)金屬-金屬和金屬-陶瓷FGM復(fù)合材料。這種方法的缺點是它既昂貴又費時。技術(shù)本身要花很多錢來購買和維護，而且每一個零件必須一次制造。材料浪費是限制DMD實施的另一個嚴重問題，浪費率約為70%。

在未來，綜合考慮效果、可擴展性、經(jīng)濟性等因素，F(xiàn)GM部件最有可能實現(xiàn)生產(chǎn)的是SLS或SLM 3D打印技術(shù)。這些技術(shù)的粉末床技術(shù)快速，成本相對較低，并能夠批量生產(chǎn)不同大小的部件。但是大規(guī)模制造FGM復(fù)合材料還不行。使用粉末床熔融技術(shù)制造FGM復(fù)合材料的關(guān)鍵是將多粉末沉積系統(tǒng)與雙材料共燒結(jié)相結(jié)合，打印過程提供體素水平控制。Aerosint是沿著這條線研究的，迄今為止已經(jīng)實現(xiàn)了兩種粉末沉積。理論上，材料的數(shù)量是無限的，并且粉末可以是聚合物、金屬或陶瓷，只要流動性和粒度分布與SLS工藝兼容。

如果在3D打印中能實現(xiàn)多種材料相結(jié)合，可能意味著添加劑制造業(yè)的顛覆性發(fā)展。新一代的部件，不僅價格低廉而且具有精細的幾何形狀和先進的材料特性，能夠快速生產(chǎn)，按需生產(chǎn)，那么每一個制造業(yè)都將受益。