多材料

實現(xiàn)多功能

歐盟的Horizon 2020創(chuàng)新計劃資助了MULTI-FUN項目，包括兩個部分：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現(xiàn)復(fù)雜3D模型的多材料制造。

這項工作的核心將是完成與多功能和多材料3D打印相關(guān)的四個科學(xué)技術(shù)目標(biāo)。這并非針對任何一種增材制造技術(shù)，因為該項目旨在促進(jìn)整個行業(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發(fā)專門用于多材料3D打印的新穎材料。

▲通過金屬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。

第一個目標(biāo)是開發(fā)五種專門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。

第二個目標(biāo)是開發(fā)一個全新的系統(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。3D科學(xué)谷了解到這樣可以使用不同的制造技術(shù)來3D打印五種新材料?？傮w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。

▲七個物理演示器

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

第四個也是最后一個目標(biāo)是比較材料、硬件和演示器設(shè)計，以評估和改善項目對環(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打印開發(fā)一套新的標(biāo)準(zhǔn)，并支持監(jiān)管機構(gòu)采納新技術(shù)。

歐盟地平線2020計劃在增材制造方面支持過多個項目，其中有個項目名為”歐洲SMILE創(chuàng)新發(fā)射器“(也就是SMILE項目)， 旨在設(shè)計一種小型衛(wèi)星運載火箭，將小型衛(wèi)星(最多達(dá)150千克)送入與太陽同步的軌道位于德國斯圖加特的德國航天中心結(jié)構(gòu)與設(shè)計研究所是14個參與項目的組織之一，并負(fù)責(zé)開發(fā)SMILE項目。該研究所對液體推進(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)動機噴射頭部件的高度復(fù)雜性，德國航天中心DLR與3D Systems客戶創(chuàng)新中心CIC合作，設(shè)計了一個3D打印噴射器，以此來實現(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，通過把3D Systems在增材制造方面的創(chuàng)新經(jīng)驗和專業(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，并降低運營總成本。

德國航天中心利用增材制造的關(guān)鍵優(yōu)勢，包括采用結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計來減少零件數(shù)量以及利用集成關(guān)鍵功能，如冷卻流道，以此來更好的整體推進(jìn)系統(tǒng)的性能。通過使用金屬3D打印，航空航天中心能夠徹底改變同軸噴射器的設(shè)計方法，無需多個組件，顯著降低生產(chǎn)時間和成本。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，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計劃，英國還推出了ATI地平線增材制造計劃，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)制作飛機零件，制造出更輕巧、環(huán)保的飛機。英國地平線增材制造項目希望通過建立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，為下一代飛機制造先進(jìn)的零部件，從而使英國處在航空航天設(shè)計和制造的前沿。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，2017年，英國地平線增材制造項目完成了兩個案例研究工作。第一個研究工作圍繞著下一代冰探測系統(tǒng)進(jìn)行研究，因為該聯(lián)盟也與其他主要實體合作，包括GKN、雷尼紹等。他們通過激光粉末床熔化技術(shù)來進(jìn)行新型飛機光學(xué)冰探測器（OID）和下一代防冰加熱墊零件的開發(fā)工作。

英國地平線增材制造項目研究人員還探索了機翼鉸鏈支架上的仿真驅(qū)動設(shè)計方法。通過仿真驅(qū)動設(shè)計，研究人員設(shè)計出重量減輕50％的復(fù)雜零件。不僅如此，這些零件可以通過3D打印來生產(chǎn)。鉸鏈支架的設(shè)計帶來了一系列的改變，包括買飛比從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)計時間。

            轉(zhuǎn)載自3D科學(xué)谷