基于DLP和直写成型的复合3D打印系统

结合多种增材制造方法的复合3D打印方法可以实现多材料3D打印。通过将两种或两种以上的3D打印方法集成到一个平台上，就可以有效制备多材料的复杂结构零部件。美国佐治亚理工研究团队[1]研究了一种低成本、高精度和高打印速度的多材料3D打印方法，将立体光固化和材料挤压方法集成在一个打印系统中。该复合打印系统由一个自上向下的DLP打印机和三轴直写成型机组成，DLP打印机可实现基体材料的高速、高精度打印，而直写成型机主要用于打印各种增强功能材料。

图1 复合3D打印系统示意图

图2 混合打印材料结合情况

研究团队探索了光敏树脂类型、流变性、打印速度、直写距离、层厚与层数对打印质量的作用规律。结果表明，DLP层与DIW层出现互穿结构，说明基体材料与增强材料结合强。而且DLP树脂良好的流动性可以有效浸润DIW单丝，减少复合材料存在的孔隙。最终，用该复合打印系统实现了含LCE纤维软体机器人的打印，如图3所示。

图3 使用LCE纤维复合打印软机器人

总结：该研究团队提出了一种利用DLP/DIW复合实现多功能结构和器件多材料3D打印的新方法。直写成型速度和墨水类型是影响最终打印分辨率和DLP/DIW界面结合强度的重要因素。通过优化印刷参数，采用多种油墨实现了高打印精度和强界面粘结。这项工作开辟了利用单一打印工艺制造多功能结构和器件的新途径，具有巨大的应用潜力。

参考文献：
X. Peng, X. Kuang, D.J. Roach, Y. Wang, C.M. Hamel, C. Lu, H.J. Qi, Integrating digital light processing with direct ink writing for hybrid 3D printing of functional structures and devices, Additive Manufacturing, 40 (2021).