近日，倫敦帝國(guó)學(xué)院和英國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一項(xiàng)合作研究，其成果是一種多材料3D打印機(jī)。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(diǎn)合金、彈性體和紫外線固化樹脂的多材料打印機(jī)》。

該3D打印機(jī)能處理三種不同材料，允許開放實(shí)驗(yàn)低熔點(diǎn)合金、可3D打印的彈性體以及樹脂。它被設(shè)計(jì)為商業(yè)化的多材料3D打印機(jī)的一個(gè)便宜替代品?？茖W(xué)家們說，3D打印機(jī)的高價(jià)格會(huì)阻礙人們對(duì)新材料（如焊接合金和陶瓷）的實(shí)驗(yàn)。

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(jī)配備有一個(gè)三打印頭系統(tǒng)，一個(gè)噴射頭在室溫下噴射墨水，一個(gè)連續(xù)噴嘴沉積和固化樹脂和一個(gè)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(jī)證明了自己的能力。LRM能減少不必要的噪聲和振動(dòng)。研究人員設(shè)計(jì)的LRM采用一個(gè)矩陣形狀，其內(nèi)部有三個(gè)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(huì)在UV光下固化成堅(jiān)固、耐用而透明的材料。在LRM矩陣的內(nèi)部，第一個(gè)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(gè)加熱噴射頭將由錫、銀和銅組成的金屬芯添加進(jìn)來。

LRM矩陣、里襯和金屬芯

為了能同時(shí)控制多個(gè)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(gè)名為L(zhǎng)abVIEW的專門程序，可讓3D打印機(jī)在6種不同的狀態(tài)下工作。

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

未來的工作

倫敦帝國(guó)學(xué)院開發(fā)的這種3D打印機(jī)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(jì)，以檢查打印機(jī)是否能處理更不規(guī)則的幾何形狀。此外，需要進(jìn)一步開發(fā)幾何處理方法，以允許用戶上傳單個(gè)STL文件，并讓程序識(shí)別多材料對(duì)象中的不同材料組件。