多材料

實(shí)現(xiàn)多功能

歐盟的Horizon 2020創(chuàng)新計(jì)劃資助了MULTI-FUN項(xiàng)目，包括兩個(gè)部分：第一部分將涉及改善金屬增材制造系統(tǒng)的性能和效率，第二部分將致力于在不犧牲大型零件的情況下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜3D模型的多材料制造。

這項(xiàng)工作的核心將是完成與多功能和多材料3D打印相關(guān)的四個(gè)科學(xué)技術(shù)目標(biāo)。這并非針對(duì)任何一種增材制造技術(shù)，因?yàn)樵擁?xiàng)目旨在促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，一些合作伙伴針對(duì)粉末床選區(qū)熔化金屬3D打印PBF技術(shù)，而一些合作伙伴針對(duì)電弧增材制造WAAM技術(shù)進(jìn)行研究，另外一些合作伙伴致力于開(kāi)發(fā)專門(mén)用于多材料3D打印的新穎材料。

▲通過(guò)金屬3D多材料零件并嵌入復(fù)雜電子設(shè)備

最終，該MULTI-FUN項(xiàng)目成員希望能夠3D打印許多以前不可能制造的產(chǎn)品，3D科學(xué)谷了解到包括具有高導(dǎo)熱性的多材料熱交換器與散熱器，帶有嵌入式電子設(shè)備的復(fù)雜金屬零件。

第一個(gè)目標(biāo)是開(kāi)發(fā)五種專門(mén)用于增材制造的新材料，其中三種將使用納米技術(shù)。這些材料將具有許多令人印象深刻的熱傳導(dǎo)、電傳導(dǎo)和耐磨性能，從而能夠創(chuàng)造出新的多功能產(chǎn)品。

第二個(gè)目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)全新的系統(tǒng)，其中包含硬件和軟件，以將多種增材制造技術(shù)集成為一個(gè)。3D科學(xué)谷了解到這樣可以使用不同的制造技術(shù)來(lái)3D打印五種新材料。總體而言，合作伙伴希望最終能獲得至少十種新型3D打印的多材料組合，這些組合采用不同的金屬增材制造技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。

▲七個(gè)物理演示器

第三個(gè)目標(biāo)將是新開(kāi)發(fā)的多材料3D打印系統(tǒng)的七個(gè)物理演示器的3D打印和評(píng)估。這些演示器將用于三個(gè)用例（結(jié)構(gòu)零件、模具和測(cè)試設(shè)備），并將覆蓋四個(gè)市場(chǎng)（汽車、航空、航天和其他制造業(yè)）。

第四個(gè)也是最后一個(gè)目標(biāo)是比較材料、硬件和演示器設(shè)計(jì)，以評(píng)估和改善項(xiàng)目對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響。因此，合作伙伴期望為多材料金屬3D打印開(kāi)發(fā)一套新的標(biāo)準(zhǔn)，并支持監(jiān)管機(jī)構(gòu)采納新技術(shù)。

歐盟地平線2020計(jì)劃在增材制造方面支持過(guò)多個(gè)項(xiàng)目，其中有個(gè)項(xiàng)目名為”歐洲SMILE創(chuàng)新發(fā)射器“(也就是SMILE項(xiàng)目)， 旨在設(shè)計(jì)一種小型衛(wèi)星運(yùn)載火箭，將小型衛(wèi)星(最多達(dá)150千克)送入與太陽(yáng)同步的軌道位于德國(guó)斯圖加特的德國(guó)航天中心結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)研究所是14個(gè)參與項(xiàng)目的組織之一，并負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)SMILE項(xiàng)目。該研究所對(duì)液體推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)注是基于系統(tǒng)翻新和再利用的潛力，由此為小型衛(wèi)星發(fā)射器提供更具成本效益的解決方案。

鑒于液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)噴射頭部件的高度復(fù)雜性，德國(guó)航天中心DLR與3D Systems客戶創(chuàng)新中心CIC合作，設(shè)計(jì)了一個(gè)3D打印噴射器，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)新性能。GF與3D Systems于2018年8月宣布了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，通過(guò)把3D Systems在增材制造方面的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技術(shù)與GF加工方案在精密加工領(lǐng)域的領(lǐng)先地位相結(jié)合，使制造商能夠更有效地生產(chǎn)精密公差范圍內(nèi)的復(fù)雜金屬零部件，并降低運(yùn)營(yíng)總成本。

德國(guó)航天中心利用增材制造的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，包括采用結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)來(lái)減少零件數(shù)量以及利用集成關(guān)鍵功能，如冷卻流道，以此來(lái)更好的整體推進(jìn)系統(tǒng)的性能。通過(guò)使用金屬3D打印，航空航天中心能夠徹底改變同軸噴射器的設(shè)計(jì)方法，無(wú)需多個(gè)組件，顯著降低生產(chǎn)時(shí)間和成本。零件數(shù)量從30減少到1有助于最終減重10%，并消除了緊固處已知的故障點(diǎn)，有利于減少相關(guān)的質(zhì)量管控措施，提升了系統(tǒng)性能。除了歐盟地平線2020計(jì)劃，英國(guó)還推出了ATI地平線增材制造計(jì)劃，投資1.54億英鎊用于探索新技術(shù)，例如利用3D打印技術(shù)制作飛機(jī)零件，制造出更輕巧、環(huán)保的飛機(jī)。英國(guó)地平線增材制造項(xiàng)目希望通過(guò)建立3D打印飛行零部件的可行方法，利用3D打印技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的高度幾何復(fù)雜性和多種材料的能力，為下一代飛機(jī)制造先進(jìn)的零部件，從而使英國(guó)處在航空航天設(shè)計(jì)和制造的前沿。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，2017年，英國(guó)地平線增材制造項(xiàng)目完成了兩個(gè)案例研究工作。第一個(gè)研究工作圍繞著下一代冰探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究，因?yàn)樵撀?lián)盟也與其他主要實(shí)體合作，包括GKN、雷尼紹等。他們通過(guò)激光粉末床熔化技術(shù)來(lái)進(jìn)行新型飛機(jī)光學(xué)冰探測(cè)器（OID）和下一代防冰加熱墊零件的開(kāi)發(fā)工作。

英國(guó)地平線增材制造項(xiàng)目研究人員還探索了機(jī)翼鉸鏈支架上的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法。通過(guò)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，研究人員設(shè)計(jì)出重量減輕50％的復(fù)雜零件。不僅如此，這些零件可以通過(guò)3D打印來(lái)生產(chǎn)。鉸鏈支架的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一系列的改變，包括買(mǎi)飛比從3.5降低到了2甚至是1.5，重量降低了53%，減少零件數(shù)量，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

            轉(zhuǎn)載自3D科學(xué)谷