康宁玻璃陶瓷材料的3D打印

弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所（IKTS）的团队开发了一种多材料喷射（MMJ）系统，可将多种材料组合成一个增材制造零件。基于热塑性粘合剂系统，新系统利用高性能材料（例如陶瓷和金属），将不同的材料及其各种特性组合到一个产品中。

弗劳恩霍夫IKTS 具有组合特性或功能的高性能组件的多材料喷射系统。图片来自Fraunhofer IKTS。

增材制造陶瓷

在其他领域，最近3D打印专家Lithoz专有的基于光刻的陶瓷制造（LCM）技术首次用于康宁玻璃陶瓷材料的3D打印，而陶瓷专家3DCERAM-SINTO则改进了其陶瓷3D打印技术，以开发下一个医用X射线成像系统的一代。

3D打印的Inconel 718零件。通过ExOne拍摄。

Fraunhofer IKTS的新系统

弗劳恩霍夫（Fraunhofer）的MMJ系统以连续过程制造零件。制成零件的陶瓷或金属粉末均匀地分布在热塑性粘合剂物质中。然后将由此产生的浆液装入微定量系统（MDS），以开始制造过程。浆料在MDS中在大约100摄氏度的温度下熔化，产生一种可以微小液滴释放的物质。

研究人员开发的相应软件程序可确保液滴的精确定位，这些液滴将通过高精度的计算机控制过程逐一沉积。逐渐地，零件以高达60mm的速度堆积，每秒下降1000次。该系统的液滴尺寸在300至1000μm之间，可形成高度在100至200μm之间的沉积层。当前可以制造的零件的最大尺寸为20×20×18厘米。

弗劳恩霍夫IKTS   每秒高达1000滴的高精度材料沉积。图片来自Fraunhofer IKTS。

潜在的应用

Fraunhofer研究人员应用IKTS系统的一个例子是制造高度复杂的零件，例如由陶瓷制成的卫星推进发动机的点火系统。陶瓷的耐热能力使其成为达到极高温度的卫星燃烧室的合适材料选择。

点火系统将单个区域内的导电区域和绝缘区域结合在一起，并需要三个计量系统：一个用于在炉内热处理过程中分解的支撑材料，另一个用于导电组件，第三个用于电绝缘组件。据研究人员称，MMJ在消费产品市场上也可能有多种应用，并且由于其高精度和灵活性，它不仅适用于制造多功能组件，还适用于更多领域。Scheithauer说：“例如，我们也可以用它来制造硬质合金零件的毛坯。由于配料系统具有极高的精度，因此毛坯的轮廓已经非常接近最终产品的轮廓。因此，与常规方法相比，它们将需要很少的后续研磨。当您使用硬质合金时，这是一个很大的优势。”

弗劳恩霍夫IKTS MMJ微量计量系统的示意图。图片来自Fraunhofer IKTS。