多材料三维打印技术发展与应用
                                     吴静雯1，杨继全1，程继红1，虞家春2
                       (1.南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室，江苏 南京〓210042)
                                   （2.江苏敦超电子科技有限公司，江苏 南京〓210042)
    简单介绍了多材料三维打印技术发展现状,重点总结和介绍了多材料三维打印技术在消费文化、工业制造、生物医疗和建筑领域的发展与应用现状，并指出其面临的挑战。最后对多材料三维打印技术发展趋势予以展望。


    三维打印［1］（也称3D打印）是增材制造（additive manufacturing，AM）的俗称，它打破传统制造模式的限制，基于离散-叠加原理可快速成型形状复杂工件，具有节省材料、缩短研发周期等优势。
    随着增材制造业的快速发展，现有的单材料三维打印技术难以满足产品形状高复杂性要求以及市场全球化所需要的柔性和高效性要求［2］，能够实现零件结构和功能并行设计与制造的多材料三维打印技术成为市场突破的关键。多材料三维打印技术可以成型具有复杂材料属性和几何属性的零件以及更多功能的实体零件［3］，不仅突破了传统制造领域在形状复杂度方面的瓶颈，更打破了单材均质三维制造材料单一的局限，能够一次性完成功能结构设计与制造，简化甚至省略装配过程。
以行业应用为导向是多材料三维打印技术发挥价值的核心，多材料三维打印材料配置、设备参数、打印工艺、软件系统和多材料数据模型都需要围绕三维打印的应用领域而展开。本文重点介绍了多材料三维打印技术在文化消费、工业制造、生物医疗和建筑领域的发展与应用现状，并指出其面临的挑战。

1〓多材料三维打印技术发展现状
    随着增材制造市场的不断发展，用户对三维打印产品的性能、质量和价格要求越来越高，传统的单材料三维打印工艺已经难以满足市场对材料、层次和功能复杂性的要求，多材料三维打印技术应运而生。多材料三维打印技术能够实现零件材料、结构和功能的并行设计与制造，蕴藏着巨大的市场潜力，成为国内外众多企业和学者争相研究的对象。
    多材料三维打印技术作为增材制造业市场的新宠，发展速度一日千里，但产业化程度并不高，多材料三维打印技术研究主要集中在研究所和高校。如美国哈佛大学科学家［4］设计了一种新型可主动混合、快速切换喷嘴的多材料打印头；德国学者Regenfuss等［5］基于粉末烧结技术开发了另外一种多材料三维打印系统，能实现垂直方向材料梯度变化；美国新泽西州罗格斯大学科研人员Brennan等［6］开发了可喷射4类陶瓷材料的多材料熔融沉淀三维打印系统；美国华盛顿州立大学学者Bandyopadhyay等［7］利用激光近净成形系统制造出了金属多材料快速成型零件。在国内，清华大学、西安交通大学、华中科技大学和南京理工大学也在多材料三维打印技术研发方面做了大量探索性研究和应用工作［8］。
    多材料三维打印机以材料、结构和功能一体化、集成化特点，成为国内外众多科研机构研究的热点之一。Stratasys的ConnexTM系列打印机和3D systems的ProJet系列打印机是多材料三维打印机的典型代表，广泛应用于概念验证、产品设计及研发中。国内新兴企业VOXEL8推出了新型的多材料电子打印机“Developer's Kit”，打印材料为导电银墨和PLA；珠海赛纳科技公司推出了Seine10003D打印机，实现了3D打印在工业领域4通道材料复合全彩色打印，其原理与惠普多射流熔融相似。.....


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基金项目：〖HTSS〗国家自然科学基金资助项目（61273243）; 江苏省科技支撑重点项目（BE2013012-2）〖HTH〗
作者简介：〖HTSS〗吴静雯(1990—)，女，山东烟台人，南京师范大学硕士研究生，主要研究方向为电工理论与新技术。



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