作為3D打印制造技術的日益流行，工程師們現在正在嘗試3D打印不同的材料在一起，為航空航天工業制造具有成本效益和可持續發展的零件。

包括洛克希德?馬丁公司和波音公司，以及一些航空航天國防領域的次級承包商、政府研究機構和大學實驗室都在探索如何打印多種材料，特別是3D打印不同的金屬材料。這可以制造出一些滿足特殊功能要求的零件，包括一端非常堅硬，另一端具備優越的導熱性。

圖片：3D打印的鋁與碳纖維復合材料

多材料打印冶金、工藝、軟件齊發力

雖然多種材料的3D打印還處在起步階段，但這個領域充滿了可能性。因為多材料的應用可以使工程師有更多的自由度實現設計要求，在空軍研究實驗室里，研究人員就在專注于多材料3D打印的研究，這種一次性完成的零件突破了傳統的加工方式的束縛，傳統加工方式需要將一個一個不同材料的零件制造出來，然后再通過焊接或組裝的方式結合在一起。

不僅僅是空軍研究實驗室，賓夕法尼亞州立大學的創新材料加工中心也在通過直接數字沉積工藝（CIMP-3D）來將不同的金屬材料熔合成一個單一的零件。

根據賓夕法尼亞州立大學的應用研究實驗室的負責任Rich Martukanitz，研究室在為美國海軍提供耐腐蝕的材料研究，通過3D打印，可以只在腐蝕或磨損性要求高的部位添加鎳基材料。

當然有些金屬并不容易被混合加工在一起，包括鋁和鈦。

圖片：3D打印的鋁制零件

工程師更傾向于使用鋁材料，因為密度低，但是在一些特別需要低重量和高強度結合的地方，還是需要使用鈦材料。所以，如果將鈦和鋁兩種材料通過3D打印制成一個零件，在需要高強度的部位增加鈦的使用，這將為當前的零件制造帶來顛覆性的改變。

CIMP-3D正在開發一種方法，將每種材料進行元素分級，以避免打印一個新的零件時不必要的時間浪費。

從冶金學上來理解3D打印多材料是一個研究方向，通過將每種材料進行元素分級，CIMP-3D可以系統化的進行多種材料3D打印研究。

根據波音防務的Leo Christodoulou，雖然3D打印技術在不斷的變化和發展，昨天的加工工藝與今天加工工藝有所不同。但是在過去的幾年里，這些工藝還是具有一定的穩定性，所以基于加工工藝的材料研究不僅需要對材料冶金性能的理解，還需要對加工工藝的理解以及軟件的應用。

 REVIEW
多材料打印在軍事領域的應用日益彰顯出來，材料將是圍繞著3D打印的一個最熱門的話題。尤其是現在的3D打印技術還僅僅局限于不同打印材料的單一打印，或由不同的材料進行的混合打印。未來3D打印將可以任意地制造新的材料，只需你對材料的特性進行更好地定義，這將是一個巨大的突破。

2016年，總部位于波士頓的NVBots還宣布桌面機多材料高速金屬打印機NVLabs的研發成功。NVBots稱NVLabs多金屬3D打印技術可將不銹鋼、鈦、鎳、銅、鎳、鋁、鋯、銀和鈀混合打印，其速度是目前SLS金屬3D打印機速度的10倍。多種金屬打印的好處是開辟了全新的設計方法，尤其是在導熱性能的設計方面，可以通過不同導熱率的金屬的搭配來增強導熱性能。NVBots稱其技術應用與美國宇航局NASA的輻射沉積3D打印多金屬材料技術的市場價值類似。

不僅僅是硬件領域，如何定義零件在不同的部位用什么樣的材料，不同的零件之間如何連接，材料的定義如何與要實現的功能結合起來，這是多材料打印的難題。而麻省理工學院計算機科學和人工智能實驗室（CSAIL）于2016年就在多材料打印領域取得了巨大進步，他們開發了名為Foundry的面向多材料設計的軟件，使得多材料3D打印更容易、更精確的。

而哈佛大學也在軟件領域為多材料的3D打印提供了可行性，哈佛大學的研究人員能夠量化材料彎曲的各種不同的方式，并計算這樣的運動會如何影響像剛度這樣的特性。他們現在可以使用他們的數字框架快速循環幾百萬種不同的圖案，讓電腦通過理想的屬性設置給定一個恰當的設計。一旦一個給定的設計被選中，科學家們能夠使用多材料3D打印機以及激光切割紙板、雙面膠帶等材料組合來創造超材料的原型。