LLNL开发出全新的“直接金属写入”3D打印技术
近日，Lawrence Livermore国家实验室的研究人员正在开发一种名为“直接金属写入”的金属3D打印方法。该方法可以帮助克服基于粉末金属3D打印技术【如选择性激光熔化（SLM）】的局限性。使用半固体金属作为其基础制造材料的直接金属写作被称为“一种全新的金属3D打印方法”。
毫无疑问，金属3D打印对制造商越来越有吸引力，因为它能够创建复杂结构的零件和低批量生产，以及减少材料浪费。大多数金属3D打印工艺目前使用细金属粉末作为基材，其被激光烧结以建立物体。虽然金属粉末3D打印工艺有其优点，但有些人认为它们也有其局限性，因为许多金属3D打印部件由于该工艺而存在间隙或缺陷。
为了解决这些局限性，Lawrence Livermore国家实验室与伍斯特理工学院合作，创建了一个全新的金属3D打印过程，称为直接金属写入，添加剂制造方法涉及挤出半固体金属，称为“剪切稀化材料”。特殊金属已被设计成使其在静止时表现得像固体，但当施加力时像液体一样流动。“我们在新的领域已经推出了一种人们还没有意识到的新的金属添加剂制造技术。我认为很多人都会对这项工作感兴趣，并扩大到其他合金。”LLNL材料科学家Wen Chen说。据悉，该项研究已经持续了三年，研究结果最近发表在”应用物理学报“上。
简而言之，该方法包括使用加热的金属锭，直至其处于半固体状态，此时通过喷嘴挤出。挤出力使得剪切稀化材料液体足够挤出，但当其静置时，其作为固体起作用，并随着材料的冷却而变硬。据研究人员介绍，该方法减少了放入3D打印部件中的氧化物和残留应力的结合量。
目前，“直接金属写入”还远未完美，研究人员还面临一些挑战，包括能够使用“工业友好”材料（如铝和钛）制造更高分辨率的部件。他们一直在研究这种技术的材料是一种铋锡混合物，由于其低熔点（尽管研究人员花了很多时间将材料混合物正确地用于平滑挤出），因此效果很好。LLNL工程师Andy Pascall表示：“主要问题是对流量的控制需要非常的严格。 你需要精确控制温度。你怎么搅拌，搅拌多快，都有所标准。如果你可以获得正确的流量属性，那么你可以真正做出一些令人难易置信的3D打印对象。我们所做的是真正了解材料流经喷嘴的方式。现在我们已经得到了很好的控制，我们可以打印自支撑结构，这在以前从来没有做过。“
目前，研究人员正在寻求一种铝合金打印，如果成功，可能会对许多制造业（包括航空航天、交通运输等）有很大的吸引力。直接金属写入的主要优点将是消除3D打印部件当前必须经受的耗时的验证和分析过程，以及更高的材料效率。
据悉，该研究项目是由“实验室指导研究与开发”（LDRD）资助的。
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