美國科學家顛覆傳統金屬3D打印方法

寂靜天花板

眾所周知的是目前主流的金屬3D打印采用的是激光或者電子束燒結技術，使用高能量的激光或者電子束掃描金屬粉末床，使金屬粉末熔化然后粘結在一起冷卻成型進而逐層打印。然而，近日美國西北大學的一個科研團隊開發出了一種全新的金屬3D打印方法，可以說完全顛覆了以往的技術，它完全摒棄了激光或者電子束，而是采用了一種特質液體油墨和常見的熔爐分兩步進行，第一步的成形方法和常見的FDM非常類似。
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首先，科研團隊發明了一種混合了金屬粉末、溶劑和彈性體粘結劑(一種醫學領域經常會用到的聚合物)的特殊油墨，這種油墨可以在室溫條件下直接用噴嘴擠出瞬間凝固，而其中因為使用了彈性體粘結劑，所以在這一階段打印出的3D對象可以高度折疊或彎曲成更加復雜的結構，并且可以高達數百層厚而不至于坍塌，研發人員稱之為“Green body”。
第二步則是將已經形成的“Green body”放在普通熔爐內進行燒結，金屬粉末經過加熱則會融化永久的粘結在一起。
　　
. |1 K4 g' W; C5 j# y* m負責該項目的材料科學和工程師Ramille Shah表示：“我們所使用的這種方式極大的擴展了3D打印結構，而且材料能夠根據用戶的需求進行靈活打印。盡管將金屬3D打印分成了打印和燒結兩個步驟，看似變得復雜，但是事實上這種方式突破了傳統桎梏，讓我們用更輕松的步驟來實現目標。”
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1 g- ?, M2 K! @8 k4 u1 L我們知道傳統激光、電子束燒結雖然能形成極強的金屬3D結構，但其成本高昂且耗時，而像一種中控的零部件使用這種方法還有一些限制，其次，用激光逐層加熱的方法會在不同的區域產生加熱和冷卻的應力，破壞打印對象的微觀結構。而使用這種新方法，在熔爐內進行加熱確保了均勻的溫度和致密結構燒結，不會產生翹曲和開裂。
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并且，在這種新方法中，可以一次使用多個擠出噴嘴，以更快速度打印出高達數米的3D結構，唯一的限制可能就是熔爐的尺寸了。
　　
據悉，這種工藝還可以打印一些金屬氧化物，像鐵銹粉，利用氫將它們還原成純金屬，使用鐵銹粉的好處是，鐵銹粉比純鐵更輕、更穩定，更安全，更重要的是成本大大降低了。
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