多材料3 D打印机“现场”制造整台电动机

增材制造 的惊人进步已耳熟能详，它可以使用一长串材料制造大大小小的物件。其中一些物件可按需复刻现有零件，另一些则是采用锻造、机加工、注塑、铸造、挤压、化学蚀刻等任何标准制造工艺都无法生产的结构。

麻省理工学院（MIT）的一组研究人员现已开发出一个多材料 3D 打印 平台，可一步到位完整打印出电气设备（图 1）。

图 1 本研究开发的多模式、多材料挤出系统集成工具：(a) E3D Hemera 丝材挤出机；(b) 带定制 3D 打印 部件、兼容 E3D ToolChanger 的 Mahor v4 颗粒挤出机；(c) 定制油墨挤出机；(d) 油墨固化加热装置。

研究人员通过简易装配将所需部件组合在一起，展示出据称是首台全 3D 打印 电动机 ：一台直线执行器（更正式的名称为电磁 - 永磁直线执行器），由五种不同功能材料构成：绝缘材料、导电材料、软磁材料、硬磁材料以及柔性材料。每种材料均经过研究与优化，以适配计划采用的 增材制造 工艺。

3 小时完成电机制造

他们仅用约 3 小时就制造出这台电机，打印后只需对硬磁材料进行充磁即可实现完整功能。研究人员估算，单台器件的总材料成本约为 50 美分。

该团队设计的系统可处理多种功能材料，包括导电材料与磁性材料，采用四套挤出工具以适配不同形态的打印原料。打印机在各挤出头间自动切换，通过喷嘴逐层挤出沉积材料，完成器件制造。

制造这台 电动机 时，需要在属性差异显著的多种材料之间灵活切换。例如，器件需要使用导电材料制作载流 “导线”，并使用硬磁材料产生磁场。

可处理多种材料的 3D 打印机

现有的多材料挤出式 3D 打印系统，通常只能在同种形态的两种材料间切换，例如均为丝材或颗粒料。因此研究人员不得不自行设计设备。为实现这一目标，他们在现有打印机基础上进行改造，配备四个可处理不同原料形态的挤出头（图 2）。最终系统可处理丝材、颗粒料和油墨形态的原料，实现多种高性能功能材料的组合使用。

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