2020年11月23日，南極熊獲悉，奧地利陶瓷3D打印公司Lithoz發(fā)布了一款多材料3D打印機(jī)CeraFab Multi 2M30。這款設(shè)備使得3D打印復(fù)雜幾何形狀的多材料部件成為現(xiàn)實(shí)。有了這臺(tái)機(jī)器，不僅可以打印陶瓷／聚合物，還可以打印金屬／聚合物。開(kāi)放式的系統(tǒng)允許用戶開(kāi)發(fā)自己的材料，以制造多功能的部件，這是傳統(tǒng)成型技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。開(kāi)發(fā)人員可以整合其他工藝（如噴墨、噴涂），將CeraFab Multi 2M30的功能范圍擴(kuò)展到更先進(jìn)的應(yīng)用。

△CeraFab Multi 2M30：Lithoz的多材料3D打印機(jī)

CeraFab Multi 2M30

CeraFab Multi 2M30由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的料槽組成，料槽內(nèi)填充有光固化樹(shù)脂／懸浮液。兩個(gè)獨(dú)立的料槽意味著陶瓷可與其他陶瓷、聚合物或金屬結(jié)合使用。

△CeraFab Multi 2M30內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

料槽的底部是透明的，光源可以從下面固化樹(shù)脂。創(chuàng)新的雙料槽系統(tǒng)增強(qiáng)了的速度、準(zhǔn)確性和有效性，全自動(dòng)清洗可以避免了在生產(chǎn)過(guò)程中材料的交叉污染。

CeraFab Multi 2M30的技術(shù)參數(shù)

不同類別的材料在打印之后，可以通過(guò)燒結(jié)集合成一個(gè)組件，目的是配合不同材料的收縮行為來(lái)制作功能部件，Lithoz正在研究如何保證多材料的成功共燒結(jié)。

可以打印的結(jié)構(gòu)

目前這款設(shè)備可以做到不同的功能分級(jí)結(jié)構(gòu)（FGS），包括：

a） 兩種材料結(jié)合在一層中；

b） 密實(shí)的材料與多孔材料相結(jié)合；

c） 兩相或多相材料漸變；

d）和e）上述各項(xiàng)的結(jié)合。

△CeraFab Multi 2M30 可能的成分和／或結(jié)構(gòu)組合（a、b、c、d、e）

Lithoz最近將氧化鋁與氧化鋯混合增韌氧化鋁，燒結(jié)后具有清晰的邊界和良好的層粘結(jié)，兩者之間的界面都可見(jiàn)。

△在CeraFab Multi 2M30上打印的ZTA–Al2O3復(fù)合材料生坯零件

另一項(xiàng)研究專注于3D打印雙色環(huán)，白色和橙色相結(jié)合。

△在CeraFab Multi 2M30設(shè)備上3D打印的雙色氧化鋁環(huán)（燒成后）

應(yīng)用領(lǐng)域

多材料的打印，可以發(fā)揮材料的多功能特性，其應(yīng)用領(lǐng)域可以結(jié)合以下特性進(jìn)行拓展。

－ 多孔性｜致密性。

－ 生物可吸收性｜生物惰性。

－ 堅(jiān)硬｜延展性。

－ 導(dǎo)電性｜電絕緣性。

－ 導(dǎo)熱性｜熱絕緣性。

－ 磁性｜非磁性。

－ 顏色。

其中，非常適合的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是醫(yī)療應(yīng)用，我們都知道，骨頭包含致密的內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)和堅(jiān)硬的外部結(jié)構(gòu)，并能夠在不同位置提供生物適應(yīng)性和定制的摩擦學(xué)特性。

下圖是一個(gè)采用兩種不同3D打印技術(shù)制造的下頜骨籠植入物。從材料和結(jié)構(gòu)上都模仿高梯度結(jié)構(gòu)和骨的梯度。高強(qiáng)度的氧化鋯外殼在愈合階段提供支撐，內(nèi)部由生物可吸收的多孔羥基磷灰石等材料制成，這可以使骨質(zhì)再生，并將被人體生物吸收，保證了徹底治愈。TCP／HA和氧化鋯的組合被用于骨頭，并為未來(lái)的永久性植入物設(shè)計(jì)開(kāi)辟新的市場(chǎng)。許多應(yīng)用可以從3D打印中獲益，包括印制電路板，壓電堆棧、電子和電信的組件，以及低速和高速組件。

△氧化鋯和多孔羥基磷灰石制成的下頜骨籠

多材料的3D打印，可以減少制造過(guò)程中的步驟工藝，最大限度地降低制造成本。CeraFab Multi 2M30的推出對(duì)于多材料打印的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用創(chuàng)新都具有重要的意義。

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