新型HyFAM技術：融合增材制造和成型制造優勢，克服3D打印速度和質量限制
時間：2025-05-06 09:37 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年5月5日，來自懷廷工程學院土木與系統工程系（CaSE）的研究人員提出了一種方法，解決了3D打印面臨的最大挑戰之一：速度與質量之間的權衡。新工藝被稱為混合成型-增材制造（HyFAM），它將增材制造的精度與鑄造、模塑等成型技術的效率相結合。
CaSE 助理教授兼主要研究作者Jochen Mueller 說道：“我們沒有將增材制造和成型制造視為相互競爭的方法，而是想將兩者結合起來。通過結合兩者的優勢，我們創造了一種新的生產方法，同時也克服了它們的一些主要缺點。”相關研究以題為“Hybrid Formative-AdditiveManufacturing”的論文發表在《先進材料》期刊上。
增材制造（或稱3D打印）提供了定制化和材料多樣性，但由于所用圓形噴嘴的限制，其速度通常較慢且容易出現缺陷。相比之下，成型制造方法（例如模塑或鑄造）雖然可以快速生產出高質量的零件，但需要復雜的工具，并且設計靈活性較低。
HyFAM 彌補了兩種制造方法之間的差距。它采用類似鑄造的工藝快速填充不需要精細細節的大量部分，從而加快生產速度；而對于高精度區域（例如外表面和復雜特征），則依靠傳統的 3D 打印技術。當物體中只有一小部分需要高分辨率或更精細的特征時，這種混合方法避免了逐體素打印每個部件的低效率。
研究團隊成員、博士生、論文第一作者內森·布朗 (Nathan Brown) 說道：“增材制造能夠提供重要的細節，但當你使用小型噴嘴來實現時，整個過程就會變慢。對于內部特征較大且特征尺寸差異很大的部件，這將成為真正的障礙。”
據Mueller介紹，與傳統的 3D 打印相比，HyFAM對于具有大量鑄模填充的物體的打印速度可提高 10 到 20 倍，對于細節豐富的打印速度可提高大約兩倍。為了展示 HyFAM 的多功能性，Mueller和 Brown 使用各種適合材料擠壓的材料來打印物體。這些材料包括硅膠、陶瓷、金屬、環氧樹脂、水泥、粘土，甚至巧克力。該過程需要精確控制材料的流動方式和厚度，以確保填充均勻。此外，它還依賴于選擇固化后性能相似的材料，以避免收縮和翹曲等問題。
填充階段可以跨越一層、多層或所有打印層，無需像傳統 3D 打印那樣逐層構建。它還能幫助 3D 打印部件均勻粘合，避免出現縫隙和其他常見缺陷。研究人員表示，他們的方法對于大規模定制部件特別有效，其中成形構件具有精密和非精密區域。穆勒表示：“HyFAM 對于高度復雜、統一的物體不太有利，但它在速度、材料靈活性和設計復雜性方面的結合優勢使其成為從建筑到軟機器人等各行各業的有前途的解決方案。”
Mueller和Brown計劃通過試驗不同的材料并結合具有不同機械性能的材料來擴展 HyFAM 的功能，以拓寬潛在的應用。
(責任編輯：admin)
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