近日，美國(guó)著名應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)與美國(guó)知名私立研究型大學(xué)伍斯特理工學(xué)院合作開(kāi)發(fā)出一種全新的金屬3D打印工藝——直接金屬書寫(Direct Metal Writing)。

目前，大多數(shù)金屬3D打印工藝，如選擇性激光熔化(SLM)，使用的是細(xì)金屬粉末，這導(dǎo)致了一些局限性，如3D打印部件存在間隙或缺陷。直接金屬書寫方法可以幫助克服這些基于粉末的金屬3D打印技術(shù)的局限性。新方法使用一種半固體金屬，也可以稱其為一種剪切稀化材料，而不粉末。這種特殊的金屬材料在靜止時(shí)表現(xiàn)得像固體，但被施加力時(shí)則可以像液體一樣流動(dòng)。

簡(jiǎn)而言之，新方法涉及將一種金屬錠加熱至半固體狀態(tài)，然后將其從噴嘴擠出。擠出力使得這種剪切稀化材料液體足以被擠出，但當(dāng)被靜置時(shí)，它表現(xiàn)得像一個(gè)固體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。

這項(xiàng)研究已經(jīng)持續(xù)了三年，最近發(fā)表在《Applied Physics Letters》雜志上。研究人員稱，這種方法可以擴(kuò)展應(yīng)用到其他合金上。

目前，直接金屬書寫并不是一種完美的方法，研究人員還需要解決一些問(wèn)題，包括能用“工業(yè)友好”的材料(如鋁和鈦)制造更高分辨率的部件。在開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，他們使用的一直是一種鉍錫混合物，由于這種混合物熔點(diǎn)較低，因此效果很好。

“關(guān)鍵在于要非常嚴(yán)格地控制材料的流動(dòng)?，F(xiàn)在在這方面我們已經(jīng)做得很好，甚至可以打印出自支撐結(jié)構(gòu)，這是前所未有的，”研究人員表示。

現(xiàn)在，研究人員正在尋求打印一種鋁合金，如果成功，該技術(shù)可能會(huì)對(duì)許多制造業(yè)，包括航空航天、交通運(yùn)輸?shù)?，有很大的吸引力。直接金屬書寫的主要?yōu)點(diǎn)在于能省去3D打印部件當(dāng)前必須接受的耗時(shí)的驗(yàn)證和分析過(guò)程，以及更高的材料效率。