基于DLP和直寫成型的復合3D打印系統(tǒng)

結合多種增材制造方法的復合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雜結構零部件。美國佐治亞理工研究團隊[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。該復合打印系統(tǒng)由一個自上向下的DLP打印機和三軸直寫成型機組成，DLP打印機可實現(xiàn)基體材料的高速、高精度打印，而直寫成型機主要用于打印各種增強功能材料。

圖1 復合3D打印系統(tǒng)示意圖

圖2 混合打印材料結合情況

研究團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)對打印質量的作用規(guī)律。結果表明，DLP層與DIW層出現(xiàn)互穿結構，說明基體材料與增強材料結合強。而且DLP樹脂良好的流動性可以有效浸潤DIW單絲，減少復合材料存在的孔隙。最終，用該復合打印系統(tǒng)實現(xiàn)了含LCE纖維軟體機器人的打印，如圖3所示。

圖3 使用LCE纖維復合打印軟機器人

總結：該研究團隊提出了一種利用DLP/DIW復合實現(xiàn)多功能結構和器件多材料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。這項工作開辟了利用單一打印工藝制造多功能結構和器件的新途徑，具有巨大的應用潛力。

參考文獻：
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).