Liknar utvecklingen från svartvitt till färgutskrifter, ett Washington State University-forskargrupp har för första gången använt 3D-tryckteknik i ett steg i en process för att skriva ut strukturer gjorda av två olika material.

Framsteget kan potentiellt hjälpa tillverkare att minska tillverkningsstegen och använda en maskin för att göra komplexa produkter med flera delar i en operation. Tills nu, 3d-utskrivning, även känd som additiv tillverkning, har begränsats till att använda mestadels ett material i taget.

Leds av Amit Bandyopadhyay, Herman och Brita Lindholm begåvad ordförandeprofessor på mekaniska och materialtekniska högskolan, forskarna använde 3D-tryckteknik för att skriva ut metall- och keramikstrukturer samt ett bimetallrör som är magnetiskt i ena änden och omagnetiskt i den andra. Rapporten om deras arbete publiceras i majnumret av Additiv tillverkning .

Mer precist, mångsidiga produktegenskaper

Tredimensionell tryckning har förändrat landskapen i många industriella metoder och har väsentligt påverkat produktdesignprotokoll. Alla som vill ha en anpassad del kan designa den på en dator och sedan helt enkelt skriva ut den.

Dock, tillverkare kan bara lägga ett material i en skrivare för att skriva ut delar. Genom att kunna använda mer än ett material i taget, de kommer att kunna bättre styra egenskaper som värmeledning, rostskydd, samt miljöanpassning i deras material.

"Detta är ett steg mot nästa tillverkningsnivå och nästa generations design, godkännande, optimering och tillverkning med 3D-utskrift, "sa Bandyopadhyay.

Styrka utan lim

Med antagandet av multimaterial, 3d-utskrivning, tillverkare behöver inte heller använda de lim eller foganslutningar som nu krävs för att skapa multimaterialprodukter.

"Du kan förena två mycket starka material tillsammans, men deras anslutning kommer bara att vara lika stark som deras lim, "sa Bandyopadhyay." Multimaterial, additiv tillverkning hjälper till att bli av med den svaga punkten. "

Forskarna, inklusive doktorander Bryan Heer och Bonny Onuike, använde en laserbaserad 3D-skrivare för att sammanfoga materialet i ett enda steg, skriva ut en nickel-krom- och kopparstruktur.

Inconel 718 är en nickelkromlegering som används i vätskedrivna raketer och för plåtdelar till flygmotorer. Materialet tål höga temperaturer bra, men det svalnar väldigt långsamt. När forskarna lade till koppar i 3D-utskriftsprocessen, delen kunde kylas 250 procent snabbare, vilket betyder längre livslängd och högre bränsleeffektivitet för flygmotorer.

Ökade designalternativ

"Tillverkning av multimaterial har öppnat dörrarna för så många olika möjliga skapelser, "sa Bandyopadhyay." Det har gjort det möjligt för oss att vara djärvare och vara mer kreativa. "

Arbetar med doktorander Tom Gualtieri och Yanning Zhang, forskarna tryckte också metallkeramiskt material i en operation.

"Detta gör att vi kan variera sammansättningen och lägga till funktionalitet till en produkt under 3D-utskrift som traditionellt är mycket svårt att uppnå, "sa han." Och vi kan göra detta i en enda process med en enda maskin. "