多材料

實(shí)現多功能

歐盟的Horizon 2020創(chuàng )新計劃資助了MULTI-FUN項目，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)現復雜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(gè)科學(xué)技術(shù)目標。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(gè)行業(yè)的發(fā)展。根據3D科學(xué)谷的了解，一些合作伙伴針對粉末床選區熔化金屬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(kāi)發(fā)專(zhuān)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雜電子設備

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熱性的多材料熱交換器與散熱器，帶有嵌入式電子設備的復雜金屬零件。

第一個(gè)目標是開(kāi)發(fā)五種專(zhuān)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、電傳導和耐磨性能，從而能夠創(chuàng )造出新的多功能產(chǎn)品。

第二個(gè)目標是開(kāi)發(fā)一個(gè)全新的系統，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?？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)調工作。

▲七個(gè)物理演示器

第三個(gè)目標將是新開(kāi)發(fā)的多材料3D打印系統的七個(gè)物理演示器的3D打印和評估。這些演示器將用于三個(gè)用例（結構零件、模具和測試設備），并將覆蓋四個(gè)市場(chǎng)（汽車(chē)、航空、航天和其他制造業(yè)）。

第四個(gè)也是最后一個(gè)目標是比較材料、硬件和演示器設計，以評估和改善項目對環(huán)境和經(jīng)濟的影響。因此，合作伙伴期望為多材料金屬3D打印開(kāi)發(fā)一套新的標準，并支持監管機構采納新技術(shù)。

歐盟地平線(xiàn)2020計劃在增材制造方面支持過(guò)多個(gè)項目，其中有個(gè)項目名為”歐洲SMILE創(chuàng )新發(fā)射器“(也就是SMILE項目)， 旨在設計一種小型衛星運載火箭，將小型衛星(最多達150千克)送入與太陽(yáng)同步的軌道位于德國斯圖加特的德國航天中心結構與設計研究所是14個(gè)參與項目的組織之一，并負責開(kāi)發(fā)SMILE項目。該研究所對液體推進(jìn)系統的關(guān)注是基于系統翻新和再利用的潛力，由此為小型衛星發(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)機噴射頭部件的高度復雜性，德國航天中心DLR與3D Systems客戶(hù)創(chuàng )新中心CIC合作，設計了一個(gè)3D打印噴射器，以此來(lái)實(shí)現新性能。GF與3D Systems于2018年8月宣布了戰略合作伙伴關(guān)系，通過(guò)把3D Systems在增材制造方面的創(chuàng )新經(jīng)驗和專(zhuān)業(yè)技術(shù)與GF加工方案在精密加工領(lǐng)域的領(lǐng)先地位相結合，使制造商能夠更有效地生產(chǎn)精密公差范圍內的復雜金屬零部件，并降低運營(yíng)總成本。

德國航天中心利用增材制造的關(guān)鍵優(yōu)勢，包括采用結構一體化設計來(lái)減少零件數量以及利用集成關(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計方法，無(wú)需多個(gè)組件，顯著(zhù)降低生產(chǎn)時(shí)間和成本。零件數量從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，提升了系統性能。除了歐盟地平線(xiàn)2020計劃，英國還推出了ATI地平線(xiàn)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(xiàn)增材制造項目希望通過(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)現的高度幾何復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計和制造的前沿。根據3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀(guān)察，2017年，英國地平線(xiàn)增材制造項目完成了兩個(gè)案例研究工作。第一個(gè)研究工作圍繞著(zhù)下一代冰探測系統進(jìn)行研究，因為該聯(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)行新型飛機光學(xué)冰探測器（OID）和下一代防冰加熱墊零件的開(kāi)發(fā)工作。

英國地平線(xiàn)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動(dòng)設計方法。通過(guò)仿真驅動(dòng)設計，研究人員設計出重量減輕50％的復雜零件。不僅如此，這些零件可以通過(guò)3D打印來(lái)生產(chǎn)。鉸鏈支架的設計帶來(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%，減少零件數量，縮短設計時(shí)間。

            轉載自3D科學(xué)谷