自 2020 年推出以来，工业陶瓷 3D 打印机的领先开发商Lithoz一直希望通过其CeraFab Multi 2M30系统来塑造多材料 3D 打印的未来。
该机器采用该公司基于光刻技术的陶瓷制造 (LCM) 技术，其特点是能够同时使用两种材料进行打印。这包括陶瓷-金属、陶瓷-聚合物和陶瓷-陶瓷组合。
然而，与传统的多材料系统不同，Multi 2M30 旨在促进功能分级结构的萌芽领域。Lithoz 采用的这一独特方向为在航空航天、电子、能源、医疗保健等领域开发新型应用铺平了道路。该机器甚至可以用作客户开发自己的材料的开放系统。
使用氧化锆增韧氧化铝和氧化铝 3D 打印的齿轮。每个区域具有不同的强度特性。照片来自 Lithoz。
超越多材料 3D 打印
除了简单地启用多材料部件外，2M30 还可用于 3D 打印功能分级结构。通过同时打印两种材料，该系统可以对构建的成分和微观结构的逐渐变化进行编程。本质上，零件的一个部分可以用一种材料打印，而另一个部分可以用另一种材料打印。两种材料甚至可以在单层中组合，从而产生具有不同机械和功能特性组合的组件。
那么什么样的属性是可能的呢?由于 Lithoz 广泛的材料生态系统，零件可以设计为多孔和致密、生物可吸收和生物惰性、坚硬和延展性、导电和绝缘(热和电)、磁性和非磁性、透明和不透明，以及多-有色。
例如，汽车部件可能需要承受一端的拉伸载荷和另一端的压缩载荷。像这样的零件会根据负载区域承受不同的力，因此它需要定制的分级属性组合，例如抗拉强度和韧性，以优化其性能。2M30 可以简单地用最适合其角色的不同材料打印两端，而不是用单一材料 3D 打印零件或将其打印在需要组装的两个单独零件中。
另一个主要竞争者是电子行业，其中导电/非导电构建将具有巨大价值。Multi 2M30 客户可以使用导电金属 3D 打印设备的电触点，使用非导电陶瓷材料打印绝缘外壳，将组件整合到一个整体部件中，而不会失去任何功能。介电材料也可以堆叠在一起，印刷电路刻在顶部甚至组件内部，从而形成密集的 3D 电路。
一家已经意识到该机器巨大潜力的公司是Compound Semiconductor Applications (CSA) Catapult，该公司最近收到了来自 Lithoz 的英国第一台 Multi 2M30。作为一家位于威尔士的政府支持研究机构，CSA Catapult 将在今年晚些时候投入运营后，使用这台打印机开发以前不可能用于半导体设备的多材料组件。
“CeraFab Multi 2M30 3D 打印机是 DER 对最先进设备的投资的一部分，是对我们先进的半导体集成和封装能力的宝贵补充，”CSA Catapult 封装主管 Jayakrishnan Chandrappan 博士解释道。“此次收购将帮助我们开发用于高功率和高频微电子封装的新型 3D 打印多材料部件，多材料打印设施将推动节能、紧凑和价格合理的封装。”
CSA Catapult 进行的研究将有助于开发以前无法实现的 3D 打印新应用，正如Leoben 大学的研究人员所展示的那样，他们与 Lithoz 一起设法利用 2M30 的力量制造了有史以来最强大的 3D 打印氧化铝。
铜和氧化铝基玻璃陶瓷 3D 打印在 Multi 2M30 上。照片来自 Lithoz。
CeraFab Multi 2M30：它是如何工作的?
该公司的 LCM 工艺被一些人视为陶瓷增材制造的行业标准，它是大桶光聚合的一种变体。将构建平台放入一桶装有陶瓷的液体(也称为浆液)中，并通过数字微镜设备 (DMD) 从下方选择性地暴露在光线下，从而固化构建的第一层的横截面. 逐层重复此过程，直到打印出 3D 零件。打印后还必须对组件进行烧结。
与该公司的其他 3D 打印机不同，CeraFab Multi 2M30 的特殊之处在于它具有两个大桶而不是一个大桶，通过简单的切换机制允许每次构建两种材料。该系统甚至配备了全自动清洁步骤，以避免在材料之间转换时发生交叉污染。
使用 CeraFab Control 软件，材料可以在单个 Z 层内、在具有定义边界的层之间、在成分逐渐变化的层之间以及它们的任意组合中组合，以实现最大的设计自由度。
2M30 的构建室。照片来自 Lithoz。
