美國能源部的奧克里奇國家實驗室（ORNL）與製造商 JuggerBot 3D 建立了一項新的研究合作，旨在開發一個能同時處理熱固性和熱塑性材料的 3D 打印系統。這項合作的目標是創建一個能在單一過程中生產具有不同材料特性的組件的系統。
該項目在 ORNL 的製造示範設施（MDF）進行，將結合兩大聚合物家族的獨特特性。大多數工業 3D 打印使用熱塑性材料，而熱固性材料如環氧樹脂和聚氨酯則提供更高的熱和化學抗性。混合系統將使製造商能夠使用這兩種材料類型創建複雜的部件。
在熱塑性打印方面的改進
這一項目建立在之前的合作基礎上，旨在解決大尺寸熱塑性打印中的一個關鍵挑戰：擠出材料珠的寬度不一致，這影響了質量並需要後處理。在首次合作中，兩個組織改進了 ORNL 的開源切片軟件，並整合了一個實時校準系統。該系統利用激光技術測量沉積的聚合物珠，允許擠出機即時調整以提高準確性。
這導致了更一致的打印質量，使以顆粒為基礎的 3D 打印成為製造水電大壩和管道對準裝置等應用的可行選擇。JuggerBot 3D 的總裁兼聯合創始人 Zachary DiVencenzo 表示：「當我們的公司首次轉向以顆粒為基礎的 3D 打印時，我們面臨很大的風險，因為當時沒有可用的切片器能實現我們的構想，直到我們遇到 ORNL 團隊。他們現有的切片器軟件是我們成長所需的基礎。」
自動化設置和材料管理
初始項目的一個關鍵開發是設置過程的自動化。JuggerBot 3D 商業化了一個「材料卡」，這是一個包含不同材料處理參數的數據庫，存放在打印機內部。當與 ORNL Slicer 2 軟件和新的校準技術結合時，該系統簡化了操作。
ORNL 研究員 Alex Roschli 解釋道：「操作員只需要知道將使用哪台機器。他們可以一次切片 CAD 設計，然後系統提取材料卡數據並完成其餘操作。他們不需要每次更換材料時都運行整個校準過程，這可以節省數天或數週的時間。」
擴展至熱固性材料
合作夥伴將現在把這一框架適應於熱固性材料。新項目將涉及更新切片軟件和硬件，以處理這些材料並創建相應的材料卡。這項工作與 JuggerBot 3D 正在為空軍研究實驗室進行的一個 400 萬美元（約 HK$ 3,120,000）項目同時進行，目的是開發一個能處理兩種材料的大型系統。
MDF 主任 Ryan Dehoff 表示：「與行業夥伴創造創新解決方案是 MDF 最擅長的。我們在數字、材料和增材製造方面的優勢，加上行業帶來的專業知識和有趣挑戰，使我們能夠提升美國的競爭力。」
這一進展預計將直接惠及關鍵工業領域，通過實現高性能部件的按需製造。航空航天和汽車行業可以利用這項技術生產輕量、耐熱的工具、夾具和定制部件。對於能源和海洋行業，這提供了一種創建大型耐腐蝕部件的方法，減少交貨時間並擴展耐用設備的設計可能性。
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