2026年1月25日，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）宣称，研究人员成功开发了一种创新的3D打印挤出系统，该系统采用特殊设计的喷嘴，将多个3D打印挤出机的输出组合成一个高效且精准的单一流量。这项技术不仅保留了大型挤出机的高速度输出，还在精度、灵活性和多材料打印能力上实现了突破，具有广泛的应用潜力。
领导该项目的橡树岭国家实验室研究员Halil
Tekinalp表示：“这个系统使小型挤出机能够在不增加额外重量的情况下达到大型系统的产量，并在挤出过程中实现前所未有的多材料挤出，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，并扩大尖端生产技术的普及范围。”
ORNL轻量化自适应挤出系统
大型挤出机重量较大，需要更坚固、成本更高的龙门架或机器人来搬运和移动。随着产量的增加，低产量应用中的精度会降低，导致流量不稳定。这种不稳定性给小型零件和大型锥形设计的打印都带来了挑战，需要降低打印速度以避免热量积聚，从而防止翘曲和打印失败。ORNL的自适应解决方案允许用户在不影响打印质量的情况下添加或停用小型挤出机。更重要的是，该自适应解决方案支持在单个挤出头内同时打印多种材料，而无需更换设备。
这种新型挤出系统能够快速、精确地打印不同材料，从而制造出兼具强度、柔韧性和其它独特功能的部件。这种多功能性使它在众多行业中得到应用。在航空航天领域，它可以用于制造防撞面板或雷达吸波部件。在能源领域，它可以生产阻燃外壳或用于电池架或热能系统的轻型模块化外壳和支撑结构，从而实现可扩展的设计，这对电力基础设施的现代化至关重要。国防团队可以利用它建造坚固轻便的掩体或防护面板，而民用领域则涵盖了从加固桥面、汽车保险杠到船体等各种用途——所有这些都可以在一次连续打印中完成。
以稳定高精度实现多材料自由打印
研究团队表示，这种解决方案的关键在于采用铝青铜制成的喷嘴块——兼具强度与导热性，且正在申请专利，内部设计可将来自平行挤出机的两股熔融聚合物流合并。这一设计使系统能够处理多种不同规格的大颗粒原料，实现流量稳定翻倍，并有望进一步提升至三倍、四倍甚至更高。通过采用Y型喷嘴，多路复用系统简化了挤出过程，同时显著降低了中心孔隙率。
此项目的另一位技术负责人Vipin Kumar解释道：“这项创新开辟了新的制造视野，通过动态材料切换，可以实现复杂、高效和富有创意的设计，同时防止交叉污染。这意味着不同的材料保持纯净，不会意外混合。”
除了Y型喷嘴，研究人员还开发出一种专有喷嘴，可生成具有芯鞘结构的焊珠。这种结构使一种材料包裹另一种材料，极大增强了多材料增材制造的灵活性。该技术使在单个焊珠中精确结合两种机械或功能特性不同的材料成为可能。凭借这一进步，制造商可采用层间结合力更强的复合芯材，从而解决分层或层间分离问题。
来源：南极熊
0 留言