供稿人：李賽 魯中良 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 發(fā)布日期：2021-11-26
結(jié)合多種增材制造方法的復(fù)合3D打印方法可以實(shí)現(xiàn)多材料3D打印。通過(guò)將兩種或兩種以上的3D打印方法集成到一個(gè)平臺(tái)上，就可以有效制備多材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件。美國(guó)佐治亞理工研究團(tuán)隊(duì)[1]研究了一種低成本、高精度和高打印速度的多材料3D打印方法，將立體光固化和材料擠壓方法集成在一個(gè)打印系統(tǒng)中。該復(fù)合打印系統(tǒng)由一個(gè)自上向下的DLP打印機(jī)和三軸直寫成型機(jī)組成，DLP打印機(jī)可實(shí)現(xiàn)基體材料的高速、高精度打印，而直寫成型機(jī)主要用于打印各種增強(qiáng)功能材料。
圖1 復(fù)合3D打印系統(tǒng)示意圖
圖2 混合打印材料結(jié)合情況
研究團(tuán)隊(duì)探索了光敏樹(shù)脂類型、流變性、打印速度、直寫距離、層厚與層數(shù)對(duì)打印質(zhì)量的作用規(guī)律。結(jié)果表明，DLP層與DIW層出現(xiàn)互穿結(jié)構(gòu)，說(shuō)明基體材料與增強(qiáng)材料結(jié)合強(qiáng)。而且DLP樹(shù)脂良好的流動(dòng)性可以有效浸潤(rùn)DIW單絲，減少?gòu)?fù)合材料存在的孔隙。最終，用該復(fù)合打印系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了含LCE纖維軟體機(jī)器人的打印，如圖3所示。
圖3 使用LCE纖維復(fù)合打印軟機(jī)器人
總結(jié)：該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種利用DLP/DIW復(fù)合實(shí)現(xiàn)多功能結(jié)構(gòu)和器件多材料3D打印的新方法。直寫成型速度和墨水類型是影響最終打印分辨率和DLP/DIW界面結(jié)合強(qiáng)度的重要因素。通過(guò)優(yōu)化印刷參數(shù)，采用多種油墨實(shí)現(xiàn)了高打印精度和強(qiáng)界面粘結(jié)。這項(xiàng)工作開(kāi)辟了利用單一打印工藝制造多功能結(jié)構(gòu)和器件的新途徑，具有巨大的應(yīng)用潛力。