ORNL與JuggerBot 3D合作開發混合顆粒3D打印技術，兼容熱固性與熱塑性材料
2025年7月28日，美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）和工業3D打印機設備制造商JuggerBot 3D宣布了它們的第二次研發合作，旨在將3D打印技術擴展到新的熱固性聚合物材料領域。此次合作是橡樹嶺國家實驗室的制造示范設施（MDF）技術合作計劃的一部分，它將集中于開發能夠同時處理熱塑性和熱固性材料的3D打印系統。
突破熱固性塑料3D打印技術限制
熱固性塑料和熱塑性塑料在高溫下的行為不同，各自擁有獨特的材料屬性和優勢。目前，3D打印技術主要集中在熱塑性塑料上，而熱固性塑料因自身耐高溫性能而適用于更廣泛的應用，但它在3D打印領域的應用受到限制。ORNL與JuggerBot 3D的首次合作已經解決了顆粒進料3D打印中的關鍵障礙，提升了打印質量和一致性，為多種行業應用開辟了新的可能性。
此次合作將基于先前合作的成果，進一步提高3D打印技術的生產效率和材料適用性。合作團隊將開發新的切片軟件和打印機硬件，使系統能夠獨立處理熱固性材料，并實現熱固性和熱塑性材料的混合打印。JuggerBot 3D將創建集成新的熱固性材料卡，以支持這一創新。
JuggerBot 3D總裁兼聯合創始人Zachary DiVencenzo表示“當我們公司首次轉向顆粒進料3D打印時，我們面臨著巨大的風險，因為沒有可用的切片機能夠實現我們的設想，直到我們遇到了ORNL團隊。他們現有的切片軟件是我們發展所需的基礎。現在，更新后的開源Slicer 2展示了ORNL如何為所有先進制造業進行創新。我們遠非唯一一家從中受益的公司。”
接下來，合作團隊探索了實時校準JuggerBot 3D顆粒進料擠出機速度和材料輸出的方法。研究人員開發了一種珠子表征系統，利用激光技術測量沉積聚合物珠子的寬度，使擠出機能夠根據需要進行補償，從而實現更高的打印精度。
DiVencenzo說：“最后一個階段的重點是通過自動化最大限度地提高效率。最初有這個想法，我們后來將它商業化，即在我們的打印機內開發一個材料數據庫，其中包含數十萬種材料的關鍵工藝參數，”
實現熱固性與熱塑性材料的混合打印
ORNL幫助JuggerBot 3D實現了這一創新，使它能夠為客戶提供易用性和高度功能性。通常，操作員必須向切片軟件提供有關機器、打印速度、系統校準和材料工藝參數的詳細信息。然而，ORNL Slicer 2、新校準技術和JuggerBot 3D材料卡的結合，使得操作員無需具備這些專業知識即可運行數據驅動的自動化流程。
ORNL研究員Alex Roschli表示：“操作員只需知道要使用哪臺機器即可。他們只需對CAD設計進行一次切片，然后系統就會加載材料卡數據并完成剩余工作。每次更換材料時，他們無需運行整個校準過程。這可以節省數天甚至數周的時間。這對公司來說意義重大。”
該項目與美國空軍研究實驗室的JuggerBot 3D項目同時進行。目前，這家公司已獲得400萬美元的資助，用于開發一種能夠同時加工熱塑性塑料和液態樹脂熱固性塑料的大型先進制造系統。
ORNL和JuggerBot 3D將改進切片軟件和打印機硬件，使它能夠獨立處理熱固性材料，并同時處理熱固性材料和熱塑性材料，這在業內尚屬首創。JuggerBot 3D將創建并集成新的熱固性材料卡。與首次合作一樣，此次合作最終將催生出可直接融入生產工作流程的技術，這為整個制造示范設施生態系統中的制造商、終端用戶和高校帶來了發展機遇。
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