多材料3D打印技术获突破!Lithoz陶瓷3D打印机功能升级,开启多功能件制造新未来

3D打印动态
2022
05/09
22:14
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导读:Lithoz是工业陶瓷3D打印机的龙头开发商,自2020年推出CeraFab Multi 2M30系统以来,它一直在寻求突破多材料3D打印的桎梏。

2022年5月9日,南极熊获悉,Lithoz公司这款基于光刻技术的陶瓷制造(LCM)设备——2M30已经实现了多材料打印,即它能够同时用两种材料进行打印,这包括陶瓷-金属、陶瓷-聚合物和陶瓷-陶瓷的组合。

然而,与传统的多材料系统不同,Multi 2M30的设计是为了促进正处于萌芽阶段的功能分级结构领域的发展。Lithoz选择开发的这一独特方向为开发航空航天、电子、能源、医疗保健等领域的新型应用铺平了道路。该机器甚至可以作为一个开放系统,供客户开发自己的材料。

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一个使用氧化锆增韧氧化铝和氧化铝3D打印的齿轮,每个区域都有不同的强度特性。照片来自Lithoz。

多材料3D打印的衍生应用

除了简单地实现多材料部件,2M30还可以用来3D打印功能分级结构。通过同时使用两种材料进行打印,该系统可以对构建的成分和微观结构进行逐步的改变。从本质上讲,零件的一个部分可以用一种材料打印,另一个部分用另一种材料打印。两种材料甚至可以在单层内结合,从而产生具有不同机械和功能特性组合的部件。

那么,什么样的性能是可能实现的呢?由于Lithoz广泛的材料生态系统,部件可以被设计成多孔和致密、生物可吸收和生物惰性、硬和韧性、导电和绝缘(热和电)、磁性和非磁性、透明和不透明,以及多色。

例如,一个汽车部件可能被要求在一端承受拉伸载荷,在另一端承受压缩载荷。像这样的部件会根据负载区受到不同的力,所以它需要定制的分级性能组合,如抗拉强度和韧性,以优化其性能。2M30可以同时采用匹配两种不同需求的材料打印两端,而不是用单一材料3D打印分级部件或将其打印成需要组装的两个独立部件。

多材料3D打印的另一个主要市场是电子行业,其中导电/非导电构建将具有很大的价值。Multi 2M30的客户可以用导电金属3D打印设备的电气触点,用不导电的陶瓷材料3D打印绝缘外壳,在不损失任何功能的情况下将组件整合成一个整体部件。介质材料也可以堆叠在一起,在上面甚至在部件内部刻上印刷电路,从而形成密集的3D电路。

复合半导体应用(CSA)Catapult公司已经意识到该机器巨大潜力,它最近从Lithoz购得了英国第一台Multi 2M30。作为一家由威尔士政府支持的研究机构,CSA Catapult将在今年晚些时候投入使用后,并计划利用该打印机开发以前不可能实现的半导体设备多材料部件。

CSA Catapult的封装主管JayakrishnanChandrappan博士解释说:"CeraFab Multi 2M30 3D打印机是DER投资的最先进设备的一部分,是对我们先进半导体集成和封装能力的宝贵补充。这次收购将帮助我们开发用于大功率和高频率微电子封装的新型3D打印多材料部件,多材料打印设备将推动节能、紧凑和经济的封装。"

CSA Catapult进行的研究将有助于开发以前无法实现的3D打印的新应用,正如莱奥本大学的研究人员所显示的那样,他们与Lithoz一起,成功地利用2M30的功率制造了有史以来最坚固的3D打印氧化铝。

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铜和氧化铝基玻璃陶瓷在Multi 2M30上3D打印。照片来自Lithoz。

CeraFab Multi 2M30:它是如何工作的?

Lithoz公司的LCM工艺,被一些人视为陶瓷AM的行业标准,是大桶光聚合的一种变化。构建平台被放入一大桶含有陶瓷的液体中,也就是所谓的浆料,并通过数字微镜设备(DMD)有选择地从下面暴露在光线下,使构建的第一层的截面固化。这个过程逐层重复,直到3D零件打印完成,部件在打印后还必须进行烧结以获得力学性能。

与该公司的其他3D打印机不同,CeraFabMulti 2M30的特别之处在于它有两个大桶,而不是只有一个,通过一个简单的切换机制,每次构建可以使用两种材料。该系统甚至配备了一个全自动的清洁步骤,以避免在材料之间转换时出现交叉污染。

使用CeraFab控制软件,材料可以在单个Z型层内、在有明确边界的层之间、在成分逐渐变化的层之间以及任何组合中进行组合,以获得最大的设计自由。

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△2M30的建造室。照片来自Lithoz。
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△Multi 2M30多材料打印机打印成品。图片来自Lithoz。


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