基于DLP和直寫成型的復(fù)合3D打印系統(tǒng)

結(jié)合多種增材制造方法的復(fù)合3D打印方法可以實現(xiàn)多材料3D打印。通過將兩種或兩種以上的3D打印方法集成到一個平臺上，就可以有效制備多材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件。美國佐治亞理工研究團(tuán)隊[1]研究了一種低成本、高精度和高打印速度的多材料3D打印方法，將立體光固化和材料擠壓方法集成在一個打印系統(tǒng)中。該復(fù)合打印系統(tǒng)由一個自上向下的DLP打印機(jī)和三軸直寫成型機(jī)組成，DLP打印機(jī)可實現(xiàn)基體材料的高速、高精度打印，而直寫成型機(jī)主要用于打印各種增強功能材料。

圖1 復(fù)合3D打印系統(tǒng)示意圖

圖2 混合打印材料結(jié)合情況

研究團(tuán)隊探索了光敏樹脂類型、流變性、打印速度、直寫距離、層厚與層數(shù)對打印質(zhì)量的作用規(guī)律。結(jié)果表明，DLP層與DIW層出現(xiàn)互穿結(jié)構(gòu)，說明基體材料與增強材料結(jié)合強。而且DLP樹脂良好的流動性可以有效浸潤DIW單絲，減少復(fù)合材料存在的孔隙。最終，用該復(fù)合打印系統(tǒng)實現(xiàn)了含LCE纖維軟體機(jī)器人的打印，如圖3所示。

圖3 使用LCE纖維復(fù)合打印軟機(jī)器人

總結(jié)：該研究團(tuán)隊提出了一種利用DLP/DIW復(fù)合實現(xiàn)多功能結(jié)構(gòu)和器件多材料3D打印的新方法。直寫成型速度和墨水類型是影響最終打印分辨率和DLP/DIW界面結(jié)合強度的重要因素。通過優(yōu)化印刷參數(shù)，采用多種油墨實現(xiàn)了高打印精度和強界面粘結(jié)。這項工作開辟了利用單一打印工藝制造多功能結(jié)構(gòu)和器件的新途徑，具有巨大的應(yīng)用潛力。

參考文獻(xiàn)：
X. Peng, X. Kuang, D.J. Roach, Y. Wang, C.M. Hamel, C. Lu, H.J. Qi, Integrating digital light processing with direct ink writing for hybrid 3D printing of functional structures and devices, Additive Manufacturing, 40 (2021).