3、多材料3D打印：特性研究与机器学习优化

多材料3D打印：特性研究与机器学习优化

1. 多材料FDM打印技术概述

熔融沉积建模（FDM）是少数允许进行多材料制造的增材制造（AM）技术之一。多材料制造能将两种或更多材料组合，带来诸多好处，比如增加产品功能、改善外观，还能为复杂几何形状的悬空部分生成支撑结构。

在FDM的多材料制造中，有单喷嘴和多喷嘴两种设计方式：
- 单喷嘴设计 ：当材料熔点相似时更适用，换材料时无需校准喷嘴，但换材料前需清洁热块，会造成材料浪费。
- 多喷嘴设计 ：可处理不同特性的材料，但会增加机器重量和占用空间，且每个喷嘴都需单独校准，闲置喷嘴会有材料渗出浪费。

多材料制造的一个关键问题是不同材料间的层间结合。此前，人们尝试过融合一些热性能和机械性能相似的FDM塑料，如PLA、ABS、HIPS等，但对于性能差异较大的材料，相关研究较少。例如，蜡和PLA的打印温度相差100°C，蜡的硬度和拉伸强度远低于PLA。不过，将蜡基材料与其他FDM塑料结合也有好处：
- 蜡不吸湿，可作为防潮层。
- 蜡质地柔软，适合作为悬空部分的支撑结构。
- FDM打印的含低熔点软填充材料的部件，可用于快速铸造行业制作模型。

2. 实验材料与设备

2.1 材料

• PLA ：来自Bestfilament。
• 蜡基材料Wax3D ：来自Filamentarno。

它们的技术特性如下表所示：