推动多材料、多工艺协同金属3D打印，欧洲多国合作发起MULTI-FUN项目

推动多材料、多工艺协同金属3D打印，欧洲多国合作发起MULTI-FUN项目
  
2021-06-11 09:31:34　来源: 3D打印技术参考 举报

金属3D打印技术包含多种不同的工艺，如粉末床熔融、定向能量沉积、冷喷涂等等，各种工艺已经证明适用于不同的制造领域。从个性化到小批量，再到超过10万件的大批量制造，3D打印正在创造一个个奇迹。然而各种工艺都有其技术限制，无论受制于材料、尺寸还是成本，各项工艺无法通用。

为推动金属增材制造多材料和多工艺融合发展，来自八个欧洲国家的21个工业和研究合作伙伴正在共同推进一项名为MULTI-FUN项目。该项目为期三年，由欧盟Horizon 2020创新计划资助，树立有两个重要的战略目标：第一个是通过使用新型活性材料，提高金属3D打印零件的性能；第二个是通过创新和经济高效的新3D打印技术，实现大尺寸、多材料、复杂结构协同制造。

这项工作的核心是完成与多功能、多材料3D打印相关的四项科技目标。其重点在于推动整个行业的发展，并不针对任何一种特定的3D打印技术。期间，一些合作伙伴将致力于PBF粉末床熔融技术，而一些可能聚焦于WAAM电弧增材制造，同时还会有机构着重开发新材料，特别是多材料3D打印。

MULTI-FUN项目计划将不同3D打印工艺进行组合，如通过将定向能量沉积（DED）和金属喷涂技术相结合来最大程度发挥作用，新一代一站式增材制造设备将使用两种甚至多种不同材料，在具体零件制造过程中将有选择的加入“活性”材料。

基于此，纳米技术有望被采纳，并有可能实现以下新材料和新型功能性零件的制造：

1. 集成具有最高导热系数的散热材料（基于纳米技术，达到最先进水平的50%），从而使局部传热率提高100%。

2. 高度集成的设计，例如在复杂形状金属结构中嵌入绝缘导线。

3. 在金属零件中增加传感和数据传输功能，用于结构状态和健康监测。

项目设置四个目标

第一个目标是开发五种专门用于增材制造的新材料，其中三种将使用纳米技术。这些材料将具有显著的热、电和耐磨性能，利用纳米技术一次优化两个材料参数，可使产品效率、质量和可靠性提高至少40％，从而能够制造出新的多功能产品。

第二个目标是开发一套包含软硬件的新系统，集成多种增材制造技术，能够使用不同工艺来打印五种新材料。最终，合作伙伴希望能获得至少十种材料组合，这些组合可采用不同的3D打印工艺进行协同制造。

七个具体的应用案例，分别是致动器壳体、大型隔板、透明A柱、仪表板、铝铸件模具、碳纤维零件模具、汽车测试零件

为了满足最苛刻的航空规格，洛勒泰克正在研究通过电线和电弧增材制造（WAAM）制造高强度铝制零件的各种替代方案

第三个目标是通过新设备打印七个展示零件并对其进行评估。这些零件涉及结构零件、模具和测试设备，并覆盖汽车、航空、航天和制造业四个市场。

第四个目标是对材料、硬件、工艺策略以及零件设计和制造的所有环节进行评估，以更好地利用原材料和资源，减少对环境的影响，并将成本降低35％。

项目将形成四项关键成果

该项目的实施必将更加充分发挥增材制造技术的潜力，综合运用多种工艺也将突破单一技术的制造极限。在项目实施和落地过程中，将形成四项关键成果：

1. 先进的金属材料：先进的结构金属和相应的活性材料解决方案，可实现创新的多功能新产品。

2. 新型增材制造设备：用于多种材料加工和原位合金化的硬件和软件，用于并行运行的几种增材制造技术的刀具路径规划和过程控制。

3. 多材料设计知识：通过集成、多材料设计，提高零件性能和模具冷却效率。

4. 标准化知识：增强对增材制造技术的深入理解，并有助于制定标准并支持监管机构接受多材料增材制造。

在MULTI-FUN项目中，比较知名的参与者包括德国弗劳恩霍夫协会结构耐久性和系统可靠性研究所、德国航空航天中心、欧洲焊接联合会(EWF)以及一些中小型企业，可谓是要将最前沿的生产技术直接运用到生产一线。

作为3D打印高级材料研究的参与者，MULTI-FUN项目将为欧洲中小型企业带来新机遇和新业务，整个价值链中的企业既是技术的提供者也是最终用户，不仅可以建立和执行针对增材制造的培训、接触最前沿的3D打印技术，还能对整个开发过程中涉及到的产品享有定价权。项目将推动中小企业通过技术和质量上的领导力获得更多发展机会，从而使其能够在增材制造材料、设备、质量等方面处于领先地位，以增强欧洲制造的竞争力。