Пожалуйста, оставьте нам сообщение
Аддитивное производство с использованием нескольких материалов — проектирование деталей, технологии и применение
2026-07-31
Технология аддитивного производства с использованием нескольких материалов (MMAM) получила развитие в связи с ограничениями традиционных производственных процессов, таких как многоэтапность, высокая стоимость и длительные сроки изготовления. В настоящее время в промышленности резко растёт спрос на детали со сложной структурой, высокими эксплуатационными характеристиками и многофункциональной интеграцией, однако аддитивное производство с использованием одного материала затрудняет удовлетворение комплексных требований к механическим, тепловым, электромагнитным и другим свойствам деталей. Таким образом, технология MMAM направлена на интеграцию гетерогенных систем материалов, таких как металл-металл, полимер-полимер и металл-керамика, для обеспечения интегрированного формирования структур с функциональным градиентом. Это позволяет преодолеть ограничения традиционных методов изготовления из нескольких материалов в плане свободы проектирования и сложности технологического процесса, а также предоставить высокоэффективные индивидуальные решения для таких областей, как аэрокосмическая промышленность, биомедицина и производство электронных компонентов.
Двухметаллический теплообменник, изготовленный методом аддитивного производства из меди и нержавеющей стали, был разработан компаниями Leap71 и Fraunhofer IGCV....
Ключевые преимущества. Основная сила технологии MMAM заключается в ее способности к интеграции всего производственного цикла, охватывающей системную структуру от выбора материалов и оптимизации конструкции до согласования технологических процессов. Ее инновационный характер проявляется в комбинации различных материалов (например, металло-керамических градиентных материалов) и прорывах в передовых областях применения, таких как создание васкуляризированных тканей в биологической печати, разработка композитных материалов с памятью формы в 4D-печати, а также интегрированная печать гибких датчиков в электронных компонентах. Кроме того, данная технология обеспечивает точное распределение материала как внутри слоя, так и между слоями, например, посредством системы укладки порошка с ультразвуковой поддержкой, что позволяет регулировать градиент состава и значительно повысить комплексные характеристики деталей и степень функциональной интеграции.
Система методов и технологий. Методы проектирования: включают стратегии распределения материалов (градиентное распределение, встроенные структуры и т. д.), численное моделирование многофизических полей (например, анализ температурного поля и остаточных напряжений методом конечных элементов) и инновационные конструктивные решения (например, использование многокомпонентных решетчатых структур для динамического регулирования коэффициента Пуассона). Четырехмодульная структура (определение функциональных требований — выбор материалов — выбор технологий — геометрическое проектирование) в сочетании с базой данных для поддержки принятия решений обеспечивает совместную оптимизацию материалов, конструкции и эксплуатационных характеристик.
Основные технологические процессы:
Печать с использованием технологии плавления порошкового слоя (LPBF/EBPBF), обеспечивающая печать с использованием нескольких материалов посредством скребка или системы электрофотографического нанесения порошка;
Метод направленного наплавления (DED) позволяет в режиме реального времени регулировать соотношение компонентов порошка с помощью многоканального сопла для получения материалов с функциональным градиентом;
Светоотверждение (VP) с быстрой сменой материала за счет динамического управления жидкостью или поперечного каретки;
Экструзия материалов (ME) — изготовление гетерогенных деталей с использованием нескольких сопел, работающих совместно, или устройств для смешивания материалов;
Гибридная производственная система, объединяющая такие технологии, как LPBF, производство методом расплавления нити (FFF) и прямую печать чернилами (DIW), позволяет изготавливать композитные металл-полимерные конструкции без необходимости сборки.
Области применения
- Биопечать: создание биомиметических тканей (таких как васкуляризированная кость и хрящ) с помощью композитных структур на основе гидрогелей и полимеров, что позволяет значительно повысить биосовместимость и регенеративный потенциал имплантатов.
- 4D-печать: использование сплавов с эффектом памяти формы и полимеров для обеспечения контролируемой деформации; применение в мягкой робототехнике и развертываемых механизмах для аэрокосмической отрасли.
- Печать электронных компонентов: прямое изготовление гибких датчиков, светодиодов, перезаряжаемых батарей и других электронных устройств, что позволяет преодолеть ограничения традиционного производства, связанные с совместимостью материалов.
- Междисциплинарная интеграция: обеспечение облегчения конструкции, интеграции функций и оптимизации характеристик в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты и интеллектуальные устройства.
