某些零件的材料既不是均匀的,也不是基于梯度的,称之为动态异质零件。介绍了异质零件动态模型的建模方法,使用微四面体,以材料特征为顶点,通过材料向量分布角度调整实现动态变化,以达到材料的渐变或突变效果,结合STL格式,给出的模型可以直接用在3D打印中制作动态异质零件。该方法的优点是以每个特征节点为定义单元,结合有序的拓扑结构,能够表达多种材料的非均质分布情况,以及材料分布突变、断裂等异常情况;按照空间点云数据集映射至每个材料切片层的方式进行二维切片的材料定义,对每层切片进行材料分区,同时建立了材料切片与物理切片的对应关系,可用于CAD/CAM一体化设计。

异质零件模型设计过程中,需要实现交互及可视化。使用颜色变量,基于微四面体模型建立材料映射,使得模型既可用于彩色3D打印,也可用于梯度功能材料3D打印。首先对实体离散化处理,把零件分解为体素单元,然后研究了基本彩色文件格式,使用梯度插值算法,给出STL文件模型的色彩映射方法,并给出材料映射函数,实现外表面轮廓的材料映射。

异质零件的动态模型是使用微四面体,以材料特征为顶点,通过材料向量分布角度调整设计动态变化,实现材料的渐变或突变效果。结合STL格式,给出的模型可以直接用于3D打印制作动态模型。基于色彩映射材料函数的彩色四面体模型及模型可视化方法,既可用于彩色模型3D打印,也可用于梯度功能材料3D打印。

异质材料零件3D打印兼顾多种优点,在汽车、航空航天、医疗和食品工业等领域具有广阔的应用前景,逐渐成为国内外3D打印领域的研究热点。异质零件主要包括多材料零件、梯度功能材料零件和多相材料零件。不同类别的异质零件(HEO)成形材料在硬度、耐蚀性和环境适应性的表现各不相同。系统性阐述了异质零件成形材料及其制备与性能测试,作为异质零件3D打印的基础。

印制电子技术与3D打印技术相结合是目前的研究热点,为提高3D打印工艺所制得电子电路产品的导电率、打印精度及其机械性能,对在电工电子领域应用较为广泛的银导电墨水、聚乳酸复合材料及石墨烯材料等7种典型导电复合材料,进行了材料制备对比试验,并对制备出的材料进行了性能测试。各材料测试结果表明,通过适当的制备方法,同时搭配适宜的3D打印工艺能够有效地提高电子电路产品的性能。

传统加工方法难以精确控制各材料分布,只能制备材料分布比较简单的零件,异质材料零件3D打印技术具有材料、结构和功能并行设计与制造的特点,能够实现多种材料的可控定量按需打印,制作出不同组分和分布的多材料异质零件,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔的应用前景,成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印成形工艺技术现状及特点。

3D打印技术兼具材料、结构及功能一体化设计制造成形的特征,尤其是以数字微滴喷射工艺为基础的3DP工艺,因其能实现多种材料的可控定量定点喷射沉积,能制作出不同组分和按需分布的多材料异质零件,因此在异质零件的成形方面具有独特优势。基于此,介绍了以数字微喷工艺为核心的3D打印技术制作异质零件的成形方法及成形工艺。

多材料零件也称为异质材料零件,其打印技术突破了单一材料3D打印的局限,实现了零件的多材质、多功能一体化制造。应用多材料3D打印技术可以进行更复杂的功能性零件的打印,通过高分子材料、低熔点合金材料、陶瓷等不同有机和无机物质的巧妙结合而制作出异质零件。由于优异的性能,异质材料零件具有广泛的应用领域,如生物医学工程、国防工程、工业制造、特殊功能性器件等。

介绍了PR1614称重控制仪表在洗衣粉配料过程中的应用情况，并提出了使用中的几点体会。

多材料零件（也称异质材料零件）由于兼顾控形、控材和控性等优越特性,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔应用前景,日益成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印技术涉及的两个关键问题：多材料零件的建模方法和多材料零件的3D打印成型技术。结合多材料零件3D打印技术的应用与发展趋势,分析了多材料零件3D打印研发过程中亟待解决的关键技术。