Dosud používané materiály v aditivní výrobě ne vždy vyhověly požadavkům náročnějších segmentů, ať jde např. o kombinaci pružnosti, teplotní stability nebo magnetických vlastností. Některé oceli a slitiny ani kvůli nízké mechanické odolnosti nelze při 3D tisku využít. Řešení nabízejí materiálové kombinace.
Dnes lze aditivní výrobu kovových dílů úspěšně použít nejen k výrobě prototypů, ale pokud užívané materiály splňují požadavky na kvalitu dílu, je možné přistoupit výhodně už i k sériové výrobě tvarově komplikovaných dílů. Dalším vývojovým stupněm v oblasti 3D tisku kovů rozšiřující hranice možného využití je výroba multimateriálových komponentů, u kterých lze při tisku libovolně kombinovat dva a více materiálů s různými fyzikálními vlastnostmi. Jde o kombinace různých materiálů, například oceli s mědí, titanem či se stříbrem, Inconelu [superslitina na bázi niklu a chrómu, která se často používá v extrémních prostředích, kde jsou součásti vystaveny vysoké teplotě, tlaku nebo mechanickému zatížení — pozn. red.] s mědí či s hliníkem, titanu s kobaltem, tantalem nebo se zirkonem, stříbra se zlatem, případně s mědí atd. V jedné komponentě tak lze posunout průmyslové možnosti aditivní výroby na další úroveň. V rámci Evropské unie se vývojem v tomto směru zabývá hned několik organizací v projektu MADE-3D (multi-material design using 3d printing). Ten vede univerzita v Paderbornu a podílí se na něm i Fraunhoferův institut IGCV (Fraunhofer Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik). Měl by v tříletém termínu za podpory 6,7 mil. eur v rámci programu Horizon Europe 2022, vyvinout inovativní vícemateriálové komponenty s lokálně přizpůsobenými mechanickými, elektrickými, tepelnými a magnetickými vlastnostmi pro aplikace zvláště u lehkých konstrukcí v automobilovém a leteckém průmyslu. Tištěné multimateriály při optimálním složení by měly snížit hmotnost jednotlivých dílů až o 50 % ve srovnání s aktuálně používanými součástmi. Samostatnému vývoji tisku multimateriálů se věnuje také portugalské vědecké centrum CMEMS (Center for MicroElectroMechanical Systems) při Univerzitě Minho Guimarãese. Jedním ze zdejších zajímavých řešení je 3D multimateriálový laserový práškový fúzní systém (3DMMLPBF — 3D multi-material laser powder bed fusion) vlastní konstrukce, použitý k výrobě nových multimateriálových dílů využívajících materiály Inconel 718 (IN718) a měď (Cu) s potenciálem pro použití v raketových motorech. Tento inovativní přístup kombinuje vysokou pevnost IN718 a vysokou tepelnou vodivost Cu v jediném dílu, vyrobeném najednou. Multimateriálové vzorky těchto materiálů odhalily silnou metalurgickou vazbu s tenkým postupným chemickým přechodem mezi materiály. Nebyly pozorovány ani žádné výrazné póry, trhliny nebo jiné defekty jak na jednotlivých zónách, tak na rozhraních vrstev. IN718 i Cu si přitom zachovávají své nejdůležitější individuální vlastnosti, vysokou pevnost a vysokou tepelnou vodivost. EU podporuje také způsob tisku vícemateriálových kovových dílů u belgického Aerosintu. Tato společnost, založená v roce 2016, jejíž akvizici před časem ohlásil Desktop Metal se sídlem v Massachusetts, si nechala na tavení práškových vrstev složených z více než jednoho prášku patentovat vlastní technologii. Založena je na digitálním procesu nanášení dvou nebo více prášků za vzniku jedné tenké práškové vrstvy při plné kontrole umístění materiálu během tisku. Zatím jde o nanášení čistě kovových materiálů, do budoucna však Aerosint počítá i s multimateriálovým tiskem kombinujícím kovy, polymery a keramiku a s podstatným rozšířením aplikací z průmyslu i směrem k medicíně, zvláště pak pro výrobu implantátů. /Jiří Šmíd/
