金属+陶瓷 | 一种基于烧结，可实现多材料3D打印一体成形的方法

近日，3D打印技术参考注意到，美国Grid Logic公司开发了一种独特的、采用传统粉末冶金技术进行多材料3D打印的工艺，可以在同一工作中3D打印金属和陶瓷。上一次介绍在同一部件中同时打印金属和陶瓷，还是在说XJET，因为两种材料的烧结温度曲线不同，后者基于材料喷射的工艺在生坯材料烧结方面遇到了挑战。因此，其对该技术的开发后续并未关注到进展。

Grid Logic采用完全不同的方法进行基于粉末的3D打印，没有复杂的喷墨或激光系统，也没有铺粉装置，而是使用挤出式3D打印头进行粉末选择性沉积。从装置图可以看出，该打印机配备了三种粉末，其中两种粉末是打印的主体材料，第三种粉末毫无疑问充当支撑。在打印的过程中，不同的打印头会在所需要的位置施加不同的材料。

多材料3D打印机的粉末储存罐

打印过程完全不需要高能激光烧结或喷射粘结剂，打印完成后，将带有所有粉末的整个构建室放入烧结炉中，金属/陶瓷颗粒以传统方式熔合在一起，支撑粉末在烧结过程中继续支撑金属和陶瓷材料，并在一定程度上可以重复使用。

包含两种粉末的零件

除了多材料能力之外，这种方法还有许多其他优势：

• 在打印过程中，粉末完全支撑物体，不需要其他支撑

• 最大限度地减少高成本金属和陶瓷粉末的浪费

• 部件中没有残余应力，无粘结剂污染

• 利用传统的粉末冶金方法制造复杂零件

Grid Logic采用其多材料3D打印技术制造了陶瓷与铜线圈，这种能力意味着他可以为电动机或其他电气应用打印复杂组件。

Grid Logic表示，他们能够在一次作业中打印“三种或更多粉末”。

虽然目前可以使用能量沉积工艺实现多材料3D打印，但该工艺无法实现粉末床技术那样的零件复杂性，然而后者在处理不同材料时会造成粉末的混合污染。Grid Logic之前曾与橡树岭国家实验室 (ORNL) 以及美国国防部合作，为雷神导弹系统制造铍替代部件。目前，该公司正在寻找下一步， 提供3D打印服务、材料开发和定制系统的开发。

这种无热量输入的打印方式使加工高熵合金和磁性粉末更为容易，同时，也为高反射金属的3D打印带来了机遇。包括铜以及钨和钼这些难熔金属，往往会反射激光束，但在烧结时不会造成这样的困难。即使是需要非常高温度才能熔化的陶瓷，也可直接使用该工艺，而无需浆料或其他中间材料形式。铝、钢、青铜也可以与其他金属一起打印，并在烧结过程中发生熔渗。

3D打印与传统粉末冶金相结合，为制造带来了更多可能性。但对于该技术来说，最大的问题是如何解决材料不同的温度曲线所带来的挑战，每种材料都具有不同的烧结温度，加热升温和冷却过程也可能不同，而整个烧结过程中构建体积内必当具有相同的热分布，材料会经历相同的热过程。Grid Logic也许设计了具有非常相似的烧结热分布的材料，从而使该过程能够成功完成。