多材料金屬3D打印案例亮相國內(nèi)，潛力很大！

在本屆TCT亞洲展期間，舍弗勒(Schaeffler)的多材料3D打印應(yīng)用也驚艷亮相。筆者了解到，該公司此次參展的目的是調(diào)研LPBF多材料3D打印技術(shù)在國內(nèi)的需求情況。如需求量大，將在本地開展制造服務(wù)。

多材料金屬3D打印技術(shù)當(dāng)前在全球范圍內(nèi)的開發(fā)企業(yè)仍然非常少，而舍弗勒已經(jīng)在該領(lǐng)域進(jìn)行了多年研發(fā)，其開發(fā)的產(chǎn)品推動了該技術(shù)的研究熱度。

相比單材料金屬3D打印，多材料一體3D打印將集成不同材料的性能優(yōu)勢，滿足更復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和性能需求。

圖1圖5展示的是一體式多材料散熱器，結(jié)合了CuCrZr銅合金的超高導(dǎo)熱性能、M300模具鋼的高強(qiáng)度與耐磨性，以及CuSn10錫青銅材質(zhì)的舍弗勒標(biāo)識。這款產(chǎn)品內(nèi)置耐壓流道設(shè)計，部件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，銅材質(zhì)僅作為輻射/對流外表面。舍弗勒可實(shí)現(xiàn)三種不同材料機(jī)復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的的一體化3D打印。

圖6 所展示的多材料散熱器為例，3D打印技術(shù)本身實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工藝無法成行的復(fù)雜內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)，其中的CuCrZr銅合金材料能快速導(dǎo)熱，銅點(diǎn)陣、TPMS晶格結(jié)構(gòu)能顯著增大換熱面積；316L不銹鋼外殼，則具備高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐壓的特點(diǎn)。這種一體結(jié)構(gòu)使得機(jī)械性能可靠穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)輕量化優(yōu)化。

圖3圖4 展示的一款多材料注塑模具，銅合金材料優(yōu)異的導(dǎo)熱性能可實(shí)現(xiàn)更快加熱與冷卻，縮短成型周期，提升生產(chǎn)效率。而外側(cè)的鋼材能大幅提升耐磨性與整體強(qiáng)度，使模具在提升整體生產(chǎn)效率的同時延長使用壽命。這種定制化的模具可以強(qiáng)化注塑件的特定性能，提升產(chǎn)品的功能性。

增材制造技術(shù)使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)制造方法無法實(shí)現(xiàn)的自由幾何形狀。增材制造結(jié)合不同材料，通過特定的材料特性，能夠提供更大的靈活性，從而滿足個性化的性能需求。

通過將不同的材料特性（例如硬度、導(dǎo)電性、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性）集成到一個組件中，可以創(chuàng)造出具有集成多功能性的產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品在以前只能通過復(fù)雜的連接工藝才能實(shí)現(xiàn)，甚至根本無法實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)多材料高效3D打印的關(guān)鍵在于鋪送粉技術(shù)。3D打印技術(shù)參考注意到，舍弗勒使用Aerosint公司發(fā)明的選擇性粉末沉積 (SPD) 鋪粉機(jī)構(gòu)，圖7 圖8展示了該裝置及打印機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它能夠快速、精確地將各種材料鋪設(shè)到粉末床上。然而據(jù)筆者了解，該裝置目前無法引入國內(nèi)。