多材料3D打印技術(shù)獲突破,！Lithoz陶瓷3D打印機功能升級,，開啟多功能件制造新未來

導(dǎo)讀：Lithoz是工業(yè)陶瓷3D打印機的龍頭開發(fā)商,，自2020年推出CeraFab Multi 2M30系統(tǒng)以來,，它一直在尋求突破多材料3D打印的桎梏,。

2022年5月9日,，南極熊獲悉,，Lithoz公司這款基于光刻技術(shù)的陶瓷制造（LCM）設(shè)備——2M30已經(jīng)實現(xiàn)了多材料打印，即它能夠同時用兩種材料進行打印,，這包括陶瓷-金屬,、陶瓷-聚合物和陶瓷-陶瓷的組合。

然而,，與傳統(tǒng)的多材料系統(tǒng)不同,，Multi 2M30的設(shè)計是為了促進正處于萌芽階段的功能分級結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展。Lithoz選擇開發(fā)的這一獨特方向為開發(fā)航空航天,、電子,、能源、醫(yī)療保健等領(lǐng)域的新型應(yīng)用鋪平了道路。該機器甚至可以作為一個開放系統(tǒng),，供客戶開發(fā)自己的材料,。

△一個使用氧化鋯增韌氧化鋁和氧化鋁3D打印的齒輪，每個區(qū)域都有不同的強度特性,。照片來自Lithoz,。

多材料3D打印的衍生應(yīng)用

除了簡單地實現(xiàn)多材料部件，2M30還可以用來3D打印功能分級結(jié)構(gòu),。通過同時使用兩種材料進行打印,，該系統(tǒng)可以對構(gòu)建的成分和微觀結(jié)構(gòu)進行逐步的改變。從本質(zhì)上講,，零件的一個部分可以用一種材料打印,，另一個部分用另一種材料打印。兩種材料甚至可以在單層內(nèi)結(jié)合,，從而產(chǎn)生具有不同機械和功能特性組合的部件,。

那么，什么樣的性能是可能實現(xiàn)的呢,？由于Lithoz廣泛的材料生態(tài)系統(tǒng),，部件可以被設(shè)計成多孔和致密、生物可吸收和生物惰性,、硬和韌性,、導(dǎo)電和絕緣（熱和電）、磁性和非磁性,、透明和不透明,，以及多色。

例如,，一個汽車部件可能被要求在一端承受拉伸載荷,，在另一端承受壓縮載荷。像這樣的部件會根據(jù)負載區(qū)受到不同的力,，所以它需要定制的分級性能組合,，如抗拉強度和韌性，以優(yōu)化其性能,。2M30可以同時采用匹配兩種不同需求的材料打印兩端,，而不是用單一材料3D打印分級部件或?qū)⑵浯蛴〕尚枰�組裝的兩個獨立部件。

多材料3D打印的另一個主要市場是電子行業(yè),，其中導(dǎo)電/非導(dǎo)電構(gòu)建將具有很大的價值,。Multi 2M30的客戶可以用導(dǎo)電金屬3D打印設(shè)備的電氣觸點，用不導(dǎo)電的陶瓷材料3D打印絕緣外殼,，在不損失任何功能的情況下將組件整合成一個整體部件,。介質(zhì)材料也可以堆疊在一起，在上面甚至在部件內(nèi)部刻上印刷電路，從而形成密集的3D電路,。

復(fù)合半導(dǎo)體應(yīng)用（CSA）Catapult公司已經(jīng)意識到該機器巨大潛力,，它最近從Lithoz購得了英國第一臺Multi 2M30。作為一家由威爾士政府支持的研究機構(gòu),，CSA Catapult將在今年晚些時候投入使用后,，并計劃利用該打印機開發(fā)以前不可能實現(xiàn)的半導(dǎo)體設(shè)備多材料部件。

CSA Catapult的封裝主管JayakrishnanChandrappan博士解釋說："CeraFab Multi 2M30 3D打印機是DER投資的最先進設(shè)備的一部分,，是對我們先進半導(dǎo)體集成和封裝能力的寶貴補充,。這次收購將幫助我們開發(fā)用于大功率和高頻率微電子封裝的新型3D打印多材料部件，多材料打印設(shè)備將推動節(jié)能,、緊湊和經(jīng)濟的封裝,。"

CSA Catapult進行的研究將有助于開發(fā)以前無法實現(xiàn)的3D打印的新應(yīng)用，正如萊奧本大學(xué)的研究人員所顯示的那樣,，他們與Lithoz一起,，成功地利用2M30的功率制造了有史以來最堅固的3D打印氧化鋁。

△銅和氧化鋁基玻璃陶瓷在Multi 2M30上3D打印,。照片來自Lithoz,。

CeraFab Multi 2M30：它是如何工作的？

Lithoz公司的LCM工藝,，被一些人視為陶瓷AM的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，是大桶光聚合的一種變化。構(gòu)建平臺被放入一大桶含有陶瓷的液體中,，也就是所謂的漿料,，并通過數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD）有選擇地從下面暴露在光線下，使構(gòu)建的第一層的截面固化,。這個過程逐層重復(fù)，直到3D零件打印完成,，部件在打印后還必須進行燒結(jié)以獲得力學(xué)性能,。

與該公司的其他3D打印機不同，CeraFabMulti 2M30的特別之處在于它有兩個大桶,，而不是只有一個,，通過一個簡單的切換機制，每次構(gòu)建可以使用兩種材料,。該系統(tǒng)甚至配備了一個全自動的清潔步驟,，以避免在材料之間轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)交叉污染。

使用CeraFab控制軟件,，材料可以在單個Z型層內(nèi),、在有明確邊界的層之間、在成分逐漸變化的層之間以及任何組合中進行組合，以獲得最大的設(shè)計自由,。

△2M30的建造室,。照片來自Lithoz。

△Multi 2M30多材料打印機打印成品,。圖片來自Lithoz,。