近日，倫敦帝國學(xué)院和英國國防科學(xué)技術(shù)實驗室進行了一項合作研究，其成果是一種多材料3D打印機。該研究已經(jīng)發(fā)表在《3D打印和增材制造》雜志上，文章名為《介紹一種可沉積低熔點合金、彈性體和紫外線固化樹脂的多材料打印機》。

該3D打印機能處理三種不同材料，允許開放實驗低熔點合金、可3D打印的彈性體以及樹脂。它被設(shè)計為商業(yè)化的多材料3D打印機（如Stratasys Connex系列）的一個便宜替代品。科學(xué)家們說，3D打印機的高價格會阻礙人們對新材料（如焊接合金和陶瓷）的實驗。

從左到右分別是：室溫打印頭、連續(xù)噴嘴、加熱打印頭

融合直接金屬寫入與噴射技術(shù)

這種定制的3D打印機配備有一個三打印頭系統(tǒng)，一個噴射頭在室溫下噴射墨水，一個連續(xù)噴嘴沉積和固化樹脂和一個最終的加熱噴射頭。

通過制造出一種局部共振超材料（LRM），這種定制3D打印機證明了自己的能力。LRM能減少不必要的噪聲和振動。研究人員設(shè)計的LRM采用一個矩陣形狀，其內(nèi)部有三個金屬芯。

LRM矩陣的外殼由Permabond UV625樹脂制成。一旦連續(xù)噴嘴將其沉積，樹脂就會在UV光下固化成堅固、耐用而透明的材料。在LRM矩陣的內(nèi)部，第一個噴射打印頭先在室溫下添加了一層硅膠作為里襯，然后第三個加熱噴射頭將由錫、銀和銅組成的金屬芯添加進來。

LRM矩陣、里襯和金屬芯

為了能同時控制多個打印頭的路徑——這是多材料3D打印面臨的挑戰(zhàn)之一，研究人員開發(fā)了一個名為LabVIEW的專門程序，可讓3D打印機在6種不同的狀態(tài)下工作。

在其中一個狀態(tài)中，用戶可以用單行、圓和圓柱這三個預(yù)定義的結(jié)構(gòu)來測試一種新材料，看它如何在打印床上沉積。在另一個狀態(tài)中，LabVIEW能讓用戶為一個上傳的.stl文件生成3D打印坐標。隨后，這些坐標可以被更改（如果需要），文件也會被送去打印。

未來的工作

倫敦帝國學(xué)院開發(fā)的這種3D打印機和軟件系統(tǒng)展現(xiàn)出巨大的開發(fā)潛力。在未來的工作中，其他材料將被用于加熱噴射頭，以創(chuàng)造出正常的液滴；可以探索其他復(fù)合材料設(shè)計，以檢查打印機是否能處理更不規(guī)則的幾何形狀。此外，需要進一步開發(fā)幾何處理方法，以允許用戶上傳單個STL文件，并讓程序識別多材料對象中的不同材料組件。