伦敦帝国学院的多材料3D打印机可打印合金、弹性体和树脂



从左到右分别是:室温打印头、连续喷嘴、加热打印头

近日,由伦敦帝国学院的Paul Curtis教授和英国国防科学技术实验室领导的研究,提出了一种配置为多材料制造的3D打印机。该研究已经发表在《3D打印和增材制造》杂志上,文章名为《介绍一种可沉积低熔点合金、弹性体和紫外线固化树脂的多材料打印机》。

3D打印机能够使用多达三种不同的材料,允许使用低熔点合金,可3D打印弹性体和树脂进行开放实验。

该系统被设计为商业可用的多材料3D打印机的便宜替代品,例如Stratasys Connex系列。对科学家们来说,3D打印机的高昂的价格会阻碍人们对新材料(如焊接合金和陶瓷)的实验研究。

融合直接金属写入与喷射技术

该定制的3D打印机配置是三个打印头系统,一个用于在室温下使用油墨的喷墨头,一个用于树脂沉积和固化的连续喷嘴,以及一个最终加热的喷墨头。

帝国定制3D打印机设置的三个标记的头

通过制造局部谐振超材料(LRM)来实现这种定制的3D打印机的功能,研究其能够减少不必要的噪声和振动。由研究人员设计的LRM采用包含三个金属芯的矩形单元的形状。

LRM单元格矩阵图,衬里核心

LRM电池的外壳由Permabond UV625树脂制成。一旦通过连续喷嘴沉积,树脂在UV光下固化成坚固,耐用和透明的材料。为此,第一喷墨头在室温下添加一层硅树脂。然后通过加热的喷墨头加入金属芯,锡,银和铜的组成,并重复随后的层以在芯周围形成密封。

将LRM单元格3D打印为多重材料测试。 (a)显示了由树脂包围的芯,(b)显示了具有3D打印硅树脂和单个金属芯的LRM的内部。

多重3D打印的另一个挑战是能够同时控制多个打印头的路径。为了实现这一点,研究人员开发了一个名为LabVIEW的专门程序,可以在6种不同的状态下实现3D打印机功能 。

在其中一个状态中,用户可以通过使用三个预定义的结构来测试新材料以了解它如何在床上沉积;单行,圆和圆柱。在另一个状态下,LabVIEW使用户能够为上传的.stl文件生成3D打印坐标。然后可以更改这些坐标,并将文件发送到打印。

伦敦帝国学院开发的3D打印机和软件系统展现出未来发展的潜力。在未来的工作中,替代材料将用于加热喷墨以允许正常的液滴创建,并且可以探索替代复合材料设计来检查打印机能够应对更不规则的几何形状。此外,需要进一步开发几何处理方法以允许用户上传单个STL文件,并且用于程序以识别多重材料对象中的不同材料组件。

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