根据美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）发布的消息，其研究人员近期开发了一种新颖的挤出系统。

该系统通过特殊设计的喷嘴，将多个3D打印挤出机融合成一个单一的高输出流。

领导该项目的ORNL研究人员Halil Tekinalp表示，该系统在匹配大型挤出机速度的同时，提供了更高的灵活性、精度和多材料打印能力。

该项创新旨在解决传统大型单喷头挤出机在灵活性、精度与多材料打印能力上的瓶颈。

大型挤出机非常笨重，需要强度更高、成本更昂贵的龙门架或机器人来承载和移动，并且随着输出量的增加，在低输出应用下的精度会下降。

ORNL的适应性解决方案允许用户在不牺牲质量的前提下，添加或停用较小的挤出机，从而应对挤出流量不一致带来的挑战。

更重要的是，该方案能够在单个挤出的熔体线材内同时打印多种材料，而无需更换设备。

该项目的研究人员认为，通过使小型挤出机能够匹配大型系统的输出，且无需承受额外的重量负担，并通过在单一线材内实现前所未有的多材料挤出，该系统有望重新定义基于挤出的增材制造。

这些进步将有助于增强美国制造业的竞争力，并扩大对尖端生产技术的应用范围。

该解决方案的核心在于正在申请专利的喷嘴块。

这些喷嘴块由铝青铜制成，以保证强度和导热性，其内部设计可融合来自平行排列的多个挤出机的两条熔融聚合物料流。

这种设计使系统能够在多种配置下处理各种大型颗粒状原料，稳定地使流速倍增，并有望实现三倍、四倍乃至更高的提升。

通过采用Y形喷嘴，该多路复用系统简化了挤出过程，并显著减少了中心的孔隙率。

除了Y形喷嘴外，研究人员还设计了一种专有喷嘴，能够生成芯-鞘结构线材（即一种材料包裹另一种材料），从而极大地增强了多材料增材制造的多功能性。

这一发展使得在单一线材内精确结合两种具有不同机械和/或功能特性的材料成为可能。

该项目的另一位技术负责人Vipin Kumar指出，这项创新开辟了新的制造视野，使得在防止交叉污染的前提下，通过动态材料切换来实现复杂、高效和创造性的设计成为可能。

制造商可以引入具有更好层间粘附力的复合芯材，从而解决分层（或层间分离）问题，这一直是聚合物增材制造领域的一个主要障碍。

凭借其快速、精确打印不同材料的能力，该挤出系统可以制造出将强度、柔韧性和其他独特特性结合于单一部件中的零件。

这种多功能性使其在航空航天、能源、国防及民用领域都具有应用潜力。

在航空航天领域，可用于制造耐撞面板或雷达吸波部件。

在能源领域，可用于生产阻燃外壳，或用于电池架或热能源系统的轻质模块化住宅和支撑结构，这对于现代化电力基础设施至关重要。

国防领域可以用它来建造坚固、轻质的庇护所或防护板，而民用范围则涵盖增强型桥面、汽车保险杠和船体等，所有这些都可以通过一次连续的打印完成。