這一演示成功地證明了采用回收復合材料，可以高效而經濟地完成大型多材料部件的3D打印。

 

    通過對其大型增材制造設備進行一些改善，包括采用一種可容納雙進料系統(tǒng)的新的擠出機設計，辛辛那提令這種大型多材料的打印成為可能。

 

    在過去的幾年里，辛辛那提與美國能源部橡樹嶺國家實驗室合作，不斷地開發(fā)并完善了其大型增材制造設備，最初的研究集中在采用單一材料系統(tǒng)特別是短纖維增強聚合物進行大型打印。

這種3D打印的大型多材料復合材料模具含有回收材料

 

    “這項特殊研究的目的，是為了演示一種含回收材料在內的多材料復合材料模具（包含長度超過10英尺的過渡段）的打印，打印過程無需人工干預。”相關人員介紹說。

 

    這項演示所選擇的部件，是用于生產商用窗板（用于紐約市的一棟高層建筑）的預制混凝土模具的一個單面。該模具重約400磅，長10英尺，厚10英寸，打印時間大約7小時。

 

    “研究表明，在一個結構中使用多種材料，可以實現(xiàn)多種功能和新的力學性能，如具有訂制力學性能的輕量化結構，可以擁有軟、硬兩部分的部件，以及抗沖擊的結構。” 美國能源部橡樹嶺國家實驗室材料科學家Vidya Kishore介紹說。

采用回收復合材料，可以高效而經濟地完成大型多材料部件的3D打印

 

    在3D構建中使用的兩種材料是：一種含100%回收CF/ABS （碳纖維增強ABS）和標準CF/ABS（碳纖維增強ABS）的混合物，以及ABS Syntactic 泡沫。

 

    除了采用回收材料帶來的生態(tài)效益外，對多種材料的擠出還帶來了如下優(yōu)勢：可以在智能結構、輕量化芯層結構中整合導電電路印刷、降低加工成本、便于去除支撐材料、對特殊區(qū)域進行局部加強，以及能夠利用不同的材料在部件上形成不同的功能特征，甚至可以改變部件的顏色。

 

    實現(xiàn)上述目標的關鍵在于大型增材制造設備的多材料系統(tǒng)，該系統(tǒng)由辛辛那提與橡樹嶺國家實驗室聯(lián)合開發(fā)。這種大型雙物料熱塑性塑料擠出系統(tǒng)允許用戶只需使用一臺擠出機，就能在單獨一次構建中采用多種不同的材料進行打印。

 

    “通過來回滑動位于擠出機進料口上的兩個物料孔，就能使喂入擠出機的料流在打印過程的某個特定時間實現(xiàn)快速切換。” 相關人員介紹說，“該系統(tǒng)還包括位于機器框架外的混料機，它能夠快速混合特定數(shù)量的不同材料和填料，以獲得特殊訂制的材料級別。”

 

    相關人員解釋說，物料進料切換機構與混料機的組合，使得用戶能夠在單獨一次構建中采用多種不同類型的材料和材料組合進行打印，而不只是兩種材料。

 

    “憑借對多材料系統(tǒng)的升級，使得我們的大型增材制造設備成為目前唯一能夠做到這些的機器，這使我們從競爭中脫穎而出。” 相關人員表示，“在美國能源部先進制造辦公室和橡樹嶺國家實驗室的科學研究支持下，我們實現(xiàn)了這一制造里程碑。”