Net als bij de opmars van zwart-wit naar kleurenafdrukken, een onderzoeksteam van de Washington State University heeft voor het eerst 3D-printtechnologie gebruikt in een proces in één stap om structuren te printen die zijn gemaakt van twee verschillende materialen.

De vooruitgang kan fabrikanten mogelijk helpen de productiestappen te verminderen en één machine te gebruiken om complexe producten met meerdere onderdelen in één bewerking te maken. Tot nu, 3d printen, ook wel additieve fabricage genoemd, is beperkt tot het gebruik van meestal één materiaal tegelijk.

Onder leiding van Amit Bandyopadhyay, Herman en Brita Lindholm bijzonder hoogleraar aan de School of Mechanical and Materials Engineering, de onderzoekers gebruikten 3D-printtechnologie om metalen en keramische structuren af ​​te drukken, evenals een bimetalen buis die aan het ene uiteinde magnetisch is en aan het andere niet-magnetisch. Het rapport over hun werk is gepubliceerd in het meinummer van Additieve productie .

Precieser, veelzijdige producteigenschappen

Driedimensionaal printen heeft het landschap van veel industriële praktijken veranderd en heeft de productontwerpprotocollen aanzienlijk beïnvloed. Iedereen die een onderdeel op maat wil, kan het op een computer ontwerpen en vervolgens eenvoudig uitprinten.

Echter, fabrikanten kunnen maar één materiaal in een printer stoppen om onderdelen af ​​te drukken. Door meer dan één materiaal tegelijk te kunnen gebruiken, ze zullen in staat zijn om eigenschappen zoals warmtegeleiding, bescherming tegen corrosie, evenals milieu-adaptatie in hun materialen.

"Dit is een stap naar het volgende niveau van productie en de volgende generatie van ontwerp, geldigmaking, optimalisatie en productie met behulp van 3D-printen, ' zei Bandyopadhyay.

Sterkte zonder lijm

Met de goedkeuring van multimateriaal, 3d printen, fabrikanten hoeven ook niet de lijmen of verbindingsverbindingen te gebruiken die nu nodig zijn voor het maken van producten met meerdere materialen.

"Je zou twee zeer sterke materialen met elkaar kunnen verbinden, maar hun verbinding zal slechts zo sterk zijn als hun lijm, "zei Bandyopadhyay. "Multimateriaal, Additive Manufacturing helpt het zwakke punt weg te werken."

De onderzoekers, waaronder afgestudeerde studenten Bryan Heer en Bonny Onuike, een op laser gebaseerde 3D-printer gebruikt om de materialen in één stap samen te voegen, het afdrukken van een nikkel-chroom- en koperstructuur.

Inconel 718 is een nikkel-chroomlegering die wordt gebruikt in raketten op vloeibare brandstof en voor plaatmetalen onderdelen van vliegtuigmotoren. Het materiaal is goed bestand tegen hoge temperaturen, maar het koelt heel langzaam af. Toen de onderzoekers het koper in het 3D-printproces toevoegden, het onderdeel zou 250 procent sneller gekoeld kunnen worden, wat een langere levensduur en een hoger brandstofverbruik voor vliegtuigmotoren betekent.

Verhoogde ontwerpopties

"Multimaterial additive manufacturing heeft de deuren geopend voor zoveel verschillende mogelijke creaties, "zei Bandyopadhyay. "Het heeft ons in staat gesteld om brutaler en creatiever te zijn."

Werken met afgestudeerde studenten Tom Gualtieri en Yanning Zhang, de onderzoekers drukten ook metaal-keramisch materiaal in één handeling.

"Hierdoor kunnen we de samenstelling variëren en functionaliteit toevoegen aan een product tijdens 3D-printen, wat traditioneel erg moeilijk te realiseren is, "zei hij. "En we kunnen dit in één proces doen met één enkele machine."