華盛頓州立大學(xué)的一個研究小組在一步法中使用3D打印來打印由兩種不同材料制成的結(jié)構(gòu)。

      到目前為止，3D打印一直只限于一次使用大部分材料。這一進(jìn)步可能可以幫助制造商減少生產(chǎn)步驟，并且只需一次操作即可使用單臺機(jī)器制造具有多個部件的復(fù)雜產(chǎn)品。他們還將能夠更好地控制材料的性能，如熱傳導(dǎo)，防腐蝕以及環(huán)境適應(yīng)性。由Amit Bandyopadhyay，Herman和Brita Lindholm領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊在機(jī)械與材料工程學(xué)院授予客座教授，使用3D打印技術(shù)打印出陶瓷和金屬結(jié)構(gòu)，以及一端為非磁性而另一端具有磁性的雙金屬管。Bandyopadhyay表示：“這是使用3D打印邁向下一代制造業(yè)重要的一步。

華盛頓州立大學(xué)Amit Bandyopadhyay教授
     此外，隨著多材料3D打印的采用，制造商將不再需要使用目前用于生產(chǎn)多材料產(chǎn)品的接合連接或粘合劑。Bandyopadhyay表示：“你可以將兩種非常強(qiáng)大的材料結(jié)合在一起，但它們的連接只會與其粘合劑一樣強(qiáng)大。多材料，增材制造有助于擺脫薄弱環(huán)節(jié)。”研究人員已經(jīng)使用這項技術(shù)打印出鎳鉻和銅結(jié)構(gòu)。鎳鉻合金Inconel 718通常用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)和液體火箭的鈑金零件。雖然這種材料能夠承受高溫，但其冷卻速度非常緩慢。

     為了解Inconel 718和銅合金的加工能力和測量界面和熱性能，研究人員使用激光工程凈成形（LENS?）制造雙金屬結(jié)構(gòu)，這是一種市場上可以買到的增材制造技術(shù)，輔助設(shè)計（CAD）實體模型，通過將金屬粉末注入由聚焦的高功率激光束產(chǎn)生的熔池中。 LENS類似于選擇性激光燒結(jié)，但是金屬粉末僅適用于當(dāng)時將材料添加到零件中的情況。
     據(jù)推測，將兩種航空合金相加合并形成獨(dú)特的雙金屬結(jié)構(gòu)，與Inconel 718合金相比，其熱物理性能得到改善。研究人員已經(jīng)使用了兩種方法：在鉻鎳鐵合金718上直接沉積GRCop-84和兩種合金的成分級配。他們發(fā)現(xiàn)，在3D打印過程中添加銅時，零件可以更快冷卻，這最終可以轉(zhuǎn)化為更高的燃油效率和更長的飛機(jī)發(fā)動機(jī)壽命。具有設(shè)計成分層次和量身定制的熱性能的結(jié)構(gòu)為下一代航空航天結(jié)構(gòu)開發(fā)了多種材料金屬添加劑提供能性。
    Bandyopadhyay表示：“多材料增材制造已經(jīng)為如此多種可能的創(chuàng)造打開了大門。 它使我們變得更大膽，更有創(chuàng)意。”該研究由航天技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合中心，國家科學(xué)基金會和美國國家航空航天局馬歇爾太空飛行中心資助。