橡树岭实验室革新挤出系统：多台挤出机合一，大幅面增材制造迎来高产量与多材料新可能

橡树岭国家实验室（ORNL）的研究人员开发出了一种新的挤出系统，
通过专门设计的喷嘴，把多个3D打印挤出机合并成一股高产量物料流。

这套系统要解决的是，
大幅面增材制造里长期存在的速度和精度之间的取舍问题。
它的产量能和大型挤出机看齐，
又保留了小型挤出机的灵活性和精度，
还多了一个能力，能在单个焊道内同时打印多种材料。

现在增材制造里用的大幅面挤出机，本身很重，
得靠昂贵又笨重的龙门架或机器人来操作。
产量一低，精度就跟着下降，流量也不稳定，
小型零件和较大的锥形设计打印起来会很难受，
往往还得降低打印速度，防止热引起的翘曲和失效。

ORNL这套系统允许操作员，
在不损失质量的前提下，
随时开关比较小型的挤出机，
还能在同一道次里用多种材料打印，不用换设备。

ORNL项目首席研究员哈利勒·特基纳尔普表示，
「通过让较小规模的挤出机，在不增加额外重量负担的情况下，
达到大型系统的产量，
并实现焊道内前所未有的多材料挤出，
这套系统有望重新定义基于挤出的增材制造。」

「这些进步会增强美国制造业的竞争力，
也会扩大对尖端生产技术的获取。」

这套系统基于一个专利申请中的喷嘴块。
喷嘴块用的是铝青铜，选它是因为强度和导热性都够好。
在每个喷嘴块内部，
两个平行挤出机出来的熔融聚合物流汇成一股，
流量比单个挤出机直接翻倍。
研究人员说，再加更多物料流，
可以把这个数字推到三倍甚至四倍。

另一套独立的芯鞘式喷嘴，能产出一种材料包裹另一种材料的焊道。
这样一来，不同机械性能的材料可以在单个焊道内精确组合，
而不是分别打成独立部件。

研究人员表示，
这种多材料精度能让一个零件同时结合多种不同特性。
用在航空航天上，可以是防撞或雷达吸波面板；
用在能源上，可以是阻燃外壳，
也可以是电池组或热系统用的轻质模块化外壳。

国防应用可以从轻质掩体覆盖到防护面板，
民用端则包括加固桥面、汽车保险杠和船体。