3D打印材质组合

2016年9月30日文章 

3D打印材质组合 | 图片:Stratasys

牙齿填充物、自行车头盔或部件原型——可以利用3D打印制造的产品范围越来越广。这些部件大多由一种材质制成。
 

为了开拓“打印”产品的其他应用领域,可以在多材料部件中融合不同材质的3D打印机如今得以开发。在研究项目DIMAP*中,研究人员对以不同材质构建并打印机器人关节的方法进行了研究。费斯托以用户身份参与该项目。

逐层打印

与从整块材料进行工件铣削不同,3D部件通过逐层构建获得制造。利用CAD程序所创建的3D绘图是这一技术的基础。系统软件将模型拆解为众多单独层面,并在接下来的工序中逐步构建。在DIMAP项目中使用的所谓喷射(PolyJet)工艺中,材料以液滴形式被喷覆,这与喷墨打印机极为相似。紫外灯对液体层面进行固化。此过程反复进行,直到部件完成为止。除了不同材料外,不同的色彩同样可被打印。

3D打印材质组合 | 图片:Stratasys
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以单次打印工序制造机器人关节

研究项目DIMAP的一项主题为,轻巧而坚固的导电性陶瓷材质在多大程度上可被用于集成了关节的机器人手臂的打印。此研究项目首次对所需的轴承、轻量化运动学结构、气动驱动器以及导轨通过喷射工艺进行打印。其中,各种材料必须相互正确匹配,因此,项目合作伙伴对基础性材料的研究十分必要。项目的目标在于实现尽可能高的功能集成度,即通过尽可能少的打印零件尽量降低安装成本。如果机器人手臂的主要组件可以作为多材料部件获得打印,则可在极大程度上省略对例如螺丝的使用。

材料特性研究

除了材料外,研究还需解答许多悬而未决的问题。例如目前适合喷射工艺的材料非常少。此类材料必须为液体,以流过喷嘴,此外还必须能够快速固化,并根据不同的应用领域承受不同的负载。例如机器人手臂必须承受持续的摩擦或拉伸,这至今尚未获得实现。由于确切的材料特性仍处于未知状态,这将是3D打印工艺开发的一项重要研究领域。到目前为止,喷射打印工艺产品主要作为设计原型获得应用。

3D打印机生产商Stratasys的视频将向您解释3D打印的工作原理:视频

3D打印材质组合 | 图片:Stratasys
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*项目名称DIMAP代表“用于3D打印的新型纳米粒子增强数字材料及其在机器人技术与电子产业中的应用”