近日，Lawrence Livermore國家實驗室的研究人員正在開發(fā)一種名為“直接金屬寫入”的金屬3D打印方法。該方法可以幫助克服基于粉末金屬3D打印技術(shù)【如選擇性激光熔化（SLM）】的局限性。使用半固體金屬作為其基礎(chǔ)制造材料的直接金屬寫作被稱為“一種全新的金屬3D打印方法”。

      毫無疑問，金屬3D打印對制造商越來越有吸引力，因為它能夠創(chuàng)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件和低批量生產(chǎn)，以及減少材料浪費。大多數(shù)金屬3D打印工藝目前使用細金屬粉末作為基材，其被激光燒結(jié)以建立物體。雖然金屬粉末3D打印工藝有其優(yōu)點，但有些人認(rèn)為它們也有其局限性，因為許多金屬3D打印部件由于該工藝而存在間隙或缺陷。

    為了解決這些局限性，Lawrence Livermore國家實驗室與伍斯特理工學(xué)院合作，創(chuàng)建了一個全新的金屬3D打印過程，稱為直接金屬寫入，添加劑制造方法涉及擠出半固體金屬，稱為“剪切稀化材料”。特殊金屬已被設(shè)計成使其在靜止時表現(xiàn)得像固體，但當(dāng)施加力時像液體一樣流動。“我們在新的領(lǐng)域已經(jīng)推出了一種人們還沒有意識到的新的金屬添加劑制造技術(shù)。我認(rèn)為很多人都會對這項工作感興趣，并擴大到其他合金。”LLNL材料科學(xué)家Wen Chen說。據(jù)悉，該項研究已經(jīng)持續(xù)了三年，研究結(jié)果最近發(fā)表在”應(yīng)用物理學(xué)報“上。

   簡而言之，該方法包括使用加熱的金屬錠，直至其處于半固體狀態(tài)，此時通過噴嘴擠出。擠出力使得剪切稀化材料液體足夠擠出，但當(dāng)其靜置時，其作為固體起作用，并隨著材料的冷卻而變硬。據(jù)研究人員介紹，該方法減少了放入3D打印部件中的氧化物和殘留應(yīng)力的結(jié)合量。

    目前，“直接金屬寫入”還遠未完美，研究人員還面臨一些挑戰(zhàn)，包括能夠使用“工業(yè)友好”材料（如鋁和鈦）制造更高分辨率的部件。他們一直在研究這種技術(shù)的材料是一種鉍錫混合物，由于其低熔點（盡管研究人員花了很多時間將材料混合物正確地用于平滑擠出），因此效果很好。LLNL工程師Andy Pascall表示：“主要問題是對流量的控制需要非常的嚴(yán)格。 你需要精確控制溫度。你怎么攪拌，攪拌多快，都有所標(biāo)準(zhǔn)。如果你可以獲得正確的流量屬性，那么你可以真正做出一些令人難易置信的3D打印對象。我們所做的是真正了解材料流經(jīng)噴嘴的方式。現(xiàn)在我們已經(jīng)得到了很好的控制，我們可以打印自支撐結(jié)構(gòu)，這在以前從來沒有做過。“

   目前，研究人員正在尋求一種鋁合金打印，如果成功，可能會對許多制造業(yè)（包括航空航天、交通運輸?shù)龋┯泻艽蟮奈�引力。直接金屬寫入的主要�?yōu)點將是消除3D打印部件當(dāng)前必須經(jīng)受的耗時的驗證和分析過程，以及更高的材料效率。

   據(jù)悉，該研究項目是由“實驗室指導(dǎo)研究與開發(fā)”（LDRD）資助的。

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