哥伦比亚研究人员开发无粉末床的多材料SLS 3D打印机

哥伦比亚研究人员开发无粉末床的多材料SLS 3D打印机

2020-10-09 15:20:29 6

使用熔融沉积建模和喷墨3D打印技术可以打印由多种材料制成的零件,但是对于选择性激光烧结(SLS)则不是那么容易,因为零件被限制为一种均匀的材料。多材料粉末3D打印虽然不是一个新概念,但迄今为止发展起来一直充满挑战。

在今年第一季度,比利时制造商Aerosint宣布成功进行了使用不锈钢和铜合金印刷双金属零件的测试,并且正在努力开发其专有的激光粉末床融合技术,该技术将金属和聚合物分别或同时结合,包括PEEK,PPS以及潜在的陶瓷和有机材料。推动3D打印技术(例如SLS)以包含多种材料,将使其范围远远超出单一材料零件的应用和可能性,这是大多数现实世界零件所具有的。

美国哥伦比亚大学机械工程系的研究人员Hod Lipson和John Whitehead 开发了一种新颖的方法,该方法使用倒置激光和透明玻璃板通过SLS技术印刷多材料零件。在他们的SLS方法中,激光不是向下指向粉末床,而是向上指向。

哥伦比亚SLS中的向上指向激光。

代替粉末床,将粉末材料的薄层涂覆在玻璃板上,然后将激光引导通过底部玻璃板以熔化该层。然后,将带有选择性融合材料的板(使用预先编程的虚拟蓝图)提起并移动到另一块涂有不同材料的板上,然后重复该过程。

通过选择性融合,可以构建多种材料的玻璃板(这也消除了对粉末床的需求,并节省了材料的使用量),这些部件可以将材料组合成一层,或者在每一层中形成一堆不同的材料。为了验证其概念证明,研究人员使用TPU印刷了2.18毫米,50层厚的零件,以及结合了尼龙和TPU的多材料零件。Lipson指出,在SLS 3D打印中,诸如此类的进步意义重大,

“现在,让我问你,用一种材料制成多少种产品?仅用一种材料进行印刷的局限性困扰着整个行业,阻碍了其发展,从而无法发挥其全部潜力。”

这种方法还允许在打印的过程中查看打印的零件的全貌,而不是仅在出现并从粉末床撒粉后才能查看(或识别缺陷)。约翰·怀特黑德(John Whitehead)解释了这一限制,“…在标准打印机中,由于放置的每个连续层都是均匀的,因此未融合的材料会使您看不到要打印的对象,直到在循环结束时取出完成的零件为止。想一想发掘以及如何才能确定化石是否完整,直到将其从周围的污垢中完全清除为止。这意味着在打印完成之前不一定会发现打印失败,这会浪费时间和金钱。”

值得注意的是,与哥伦比亚大学的研究人员相比,Aerosint的方法的确使用了粉末床,并配有向下指向的激光和多个滚轮,以沉积和融合每种层图案所需的粉末量。

“这项技术具有印刷嵌入式电路,机电部件甚至机器人部件的潜力。它可以用梯度合金制造机械零件,这些合金的材料成分会随着端到端的变化而逐渐变化,例如涡轮叶片,其中一种材料用于芯,而另一种材料用于表面涂层。” Lipson指出。“我们认为,这将使无需组装即可制造复杂的多材料零件,从而将激光烧结扩展到更广泛的行业。换句话说,这可能是推动增材制造行业从仅打印无源均匀零件到打印有源集成系统的关键,

因此,哥伦比亚工程学院的团队不断扩大研究范围,将树脂和金属材料的特性组合得更加广泛-也许在不久的将来,3D打印在多材料零件中的局限性,规模,这样一来,企业或消费者就可以按需打印实际零件或设备,而这些零件或设备实际上可以直接从打印机使用。


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本文链接:http://www.3dsentson.com/news/152.html

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标签: 3D打印机
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