9月1日，弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IKTS）宣布其科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種多材料噴射系統(tǒng)，可以將不同的材料組合成一個(gè)單獨(dú)的附加制造部件。這使得可以創(chuàng)建具有組合屬性或功能的產(chǎn)品。新系統(tǒng)可用于陶瓷和金屬等高性能材料。

微量加藥系統(tǒng)示意圖（Fraunhofer IKTS）

逐層打印而不是逐個(gè)成型的增材制造技術(shù)使得精確定義產(chǎn)品特性并高精度制造成為可能。過(guò)去IKTS研究人員開(kāi)發(fā)了基于熱塑性材料的多材料噴射（Multi Material Jetting，MMJ）工藝，此次則更進(jìn)一步，“我們可以一次處理多達(dá)四種不同材料”，研究員Uwe Scheithauer說(shuō)。

系統(tǒng)工作步驟

首先，將制造零件的陶瓷或金屬粉末均勻分布在熱塑性粘合劑中。以這種方式生產(chǎn)的泥漿被裝入微計(jì)量系統(tǒng)（MDS），以便開(kāi)始實(shí)際的制造過(guò)程。然后，這些泥漿在MDS中在大約100攝氏度的溫度下熔化，產(chǎn)生一種可以以非常小的液滴形式釋放的物質(zhì)。IKTS的研究人員還開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的軟件程序，以確保在制造過(guò)程中液滴的精確定位。微投加系統(tǒng)以高精度、計(jì)算機(jī)控制的過(guò)程運(yùn)行，將液滴一個(gè)一個(gè)精確地沉積在正確的位置。這將以每秒高達(dá)60毫米和1000滴的速度逐漸累積零件。

多材料噴射系統(tǒng)實(shí)物圖（Fraunhofer IKTS）

該系統(tǒng)的工作液滴尺寸在300至1000μm之間，形成高度在100至200μm之間的沉積層。目前可制造的最大零件尺寸為20×20×18厘米。“這里的關(guān)鍵因素是金屬或陶瓷泥漿的定制劑量。正確的配料是確保額外制造的最終產(chǎn)品在隨后的爐內(nèi)燒結(jié)過(guò)程中具有所需的性能和功能的關(guān)鍵，包括強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和導(dǎo)電率，”Scheithauer說(shuō)。

應(yīng)用舉例

系統(tǒng)可用于制造高度復(fù)雜的部件，如衛(wèi)星推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中陶瓷制成的點(diǎn)火系統(tǒng)。衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度極高，陶瓷的耐熱能力使其成為理想的材料選擇。MMJ可用于生產(chǎn)直接集成在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的點(diǎn)火系統(tǒng)。該點(diǎn)火系統(tǒng)將導(dǎo)電和絕緣區(qū)域結(jié)合在一個(gè)非常堅(jiān)固的部件中。在這種情況下，MMJ工藝需要三個(gè)加藥系統(tǒng)：一個(gè)用于在爐內(nèi)熱處理過(guò)程中分解的支撐材料，第二個(gè)用于導(dǎo)電部件，第三個(gè)用于電絕緣部件。

MMJ在消費(fèi)品市場(chǎng)也有很多可以想象的應(yīng)用，例如一個(gè)雙色調(diào)陶瓷表圈為個(gè)人客戶(hù)一次性生產(chǎn)。此外，它也可以用硬質(zhì)合金制造零件，由于加藥系統(tǒng)的極高精度，坯料的輪廓已經(jīng)非常接近最終產(chǎn)品的輪廓。因此，與傳統(tǒng)方法相比，它們只需要很少的后續(xù)研磨。當(dāng)你在處理碳化物時(shí)，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。

編譯 YUXI