使用技術(shù)材料的多材料 3D 打印具有巨大的潛力。 例如，功能化或功能分級的產(chǎn)品可以在單個過程中以節(jié)省資源的方式進行打印。與傳統(tǒng)生產(chǎn)路線相比，這顯著縮短了工藝鏈并降低了制造成本。為了將這項有前途的技術(shù)商業(yè)化，弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統(tǒng)研究所 IKTS 的多材料噴射技術(shù)開發(fā)人員成立了 AMAREA Technology GmbH。在市場上扮演系統(tǒng)開發(fā)者的角色，銷售印刷技術(shù)和新開發(fā)的印刷材料?？赡苄圆粌H限于技術(shù)陶瓷:金屬、硬質(zhì)合金、玻璃、復(fù)合材料、金屬陶瓷甚至聚合物都可以加工。
使用高性能材料的多材料 3D 打印是增材制造的下一步，自 2014 年以來一直在 IKTS 開發(fā)。在此期間，我們獲得了豐富的知識和經(jīng)驗。多材料噴射 (MMJ) 技術(shù)的潛力已通過令人信服的原型和廣泛的工業(yè)客戶得到成功證明。因此，Steven Weingarten、Lutz Gollmer、Philipp Horn 和 Robert Johne 于 2023 年 2 月在德累斯頓創(chuàng)立了 AMAREA Technology GmbH。截至目前，他們希望將 MMJ 商業(yè)化，并將 3D 打印機轉(zhuǎn)移到批量生產(chǎn)。作為 EXIST 研究轉(zhuǎn)移資助計劃的一部分，它們得到了 Fraunhofer IKTS 和德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)和氣候保護部 BMWK 的支持。
高科技3D打印機的開發(fā)和銷售以及打印材料和服務(wù)是三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域之一。在最新一代的系統(tǒng)中，最多可以安裝六個打印頭。 這意味著最多可以同時組合六種不同的材料。這些必須相互協(xié)調(diào)——IKTS 在材料開發(fā)領(lǐng)域多年的專業(yè)知識在這里發(fā)揮作用。近年來，超過 15 種材料和材料組合已符合 MMJ 技術(shù)的要求。AMAREA Technology GmbH 正是從這種專業(yè)知識中受益。 因此，分拆公司可以為客戶提供一種在一次打印作業(yè)中制造多材料組件的技術(shù)——從打印材料的選擇和開發(fā)一直到組件設(shè)計。IKTS和AMAREA Technology未來將繼續(xù)緊密合作，進一步推進多材料課題。
增材制造的巨大優(yōu)勢在于創(chuàng)新理念的快速實現(xiàn)、設(shè)計自由度和廣泛的幾何獨立性。多材料 3D 打印中材料的多樣性意味著現(xiàn)在對創(chuàng)造力的限制更少。 具有特定屬性的材料可以通過多材料打印來生產(chǎn)和組合，例如導(dǎo)電和電絕緣、致密和多孔、堅硬和延展、多色甚至磁性和非磁性。通過這種方式，功能化組件或整個組件（例如帶有集成傳感器或執(zhí)行器的組件）可以在單個過程中進行打印，并且單個材料不會出現(xiàn)任何交叉污染。通過逐漸組合層內(nèi)的材料以及具有定義屬性的層與層，3D 打印機還能夠在組件內(nèi)創(chuàng)建功能分級的過渡，例如孔隙率。
多材料 3D 打印為制造商提供了比以前更好地根據(jù)用戶需求定制產(chǎn)品的機會。 通過縮短工藝鏈，還可以顯著減少生產(chǎn)時間和成本，擴大產(chǎn)品多樣性，并制造更強大、更堅固的部件或組件。 AMAREA Technology 的目標群體是高性能材料部件的開發(fā)商和制造商，這些部件來自電子和半導(dǎo)體技術(shù)、特種工具制造、汽車技術(shù)及其供應(yīng)鏈、珠寶和制表行業(yè)、航空航天、醫(yī)療技術(shù)和 能源技術(shù)。 但原型構(gòu)建和研究機構(gòu)也可以受益于多材料 3D 打印的優(yōu)勢。
新一代 3D 打印機計劃于 2024 年中期推出市場。 模塊化系統(tǒng)概念提供了根據(jù)客戶規(guī)格設(shè)計 3D 打印機的可能性。該 3D 打印機擁有多達 6 個打印頭，因此具有多達 6 種不同的材料，目前可實現(xiàn) 70 至 100 μm 的組件精度。 對于在線過程控制，最多可以集成兩個輪廓傳感器來自動進行過程參數(shù)化，并在未來在打印過程中對組件進行幾何測量。即將推出的可選激光模塊可在 3D 打印過程中去除材料、拋光或結(jié)構(gòu)化表面，可實現(xiàn)小于 1 μm 的表面光潔度。這消除了對組件進行耗時的后處理的需要。因此，制造商可以在時間和成本方面進一步優(yōu)化其生產(chǎn)。 其他用于質(zhì)量保證的人工智能方法未來也將為此做出貢獻，例如印刷過程中的缺陷檢測和工藝參數(shù)的自動調(diào)整。
根據(jù)組件尺寸和幾何形狀，增材制造的成功還取決于生產(chǎn)率，即組件的打印速度。目前，每個打印頭的速度為 8 至 12 cm3/h。 新一代 3D 打印機的目標是通過智能路線規(guī)劃實現(xiàn)至少兩倍的速度。這意味著專門開發(fā)的軟件可以確定每個班次的材料應(yīng)用的最佳路線。 這不僅節(jié)省時間，而且節(jié)省能源。