喷射+熔炉：美国科学家颠覆金属3D打印方法

2016-1-29 17:10| 发布者: update| 查看: 2190| 评论: 5

摘要: 众所周知的是目前主流的金属3D打印采用的是激光或者电子束烧结技术，使用高能量的激光或者电子束扫描金属粉末床，使金属粉末熔化然后粘结在一起冷却成型进而逐层打印。然而，近日美国西北大学的一个科研团队开发出了 ...

众所周知的是目前主流的金属3D打印采用的是激光或者电子束烧结技术，使用高能量的激光或者电子束扫描金属粉末床，使金属粉末熔化然后粘结在一起冷却成型进而逐层打印。然而，近日美国西北大学的一个科研团队开发出了一种全新的金属3D打印方法，可以说完全颠覆了以往的技术，它完全摒弃了激光或者电子束，而是采用了一种特质液体油墨和常见的熔炉分两步进行，第一步的成形方法和常见的FDM非常类似。

　　首先，科研团队发明了一种混合了金属粉末、溶剂和弹性体粘结剂(一种医学领域经常会用到的聚合物)的特殊油墨，这种油墨可以在室温条件下直接用喷嘴挤出瞬间凝固，而其中因为使用了弹性体粘结剂，所以在这一阶段打印出的3D对象可以高度折叠或弯曲成更加复杂的结构，并且可以高达数百层厚而不至于坍塌，研发人员称之为“Green body”。

　　第二步则是将已经形成的“Green body”放在普通熔炉内进行烧结，金属粉末经过加热则会融化永久的粘结在一起。

　　负责该项目的材料科学和工程师Ramille Shah表示：“我们所使用的这种方式极大的扩展了3D打印结构，而且材料能够根据用户的需求进行灵活打印。尽管将金属3D打印分成了打印和烧结两个步骤，看似变得复杂，但是事实上这种方式突破了传统桎梏，让我们用更轻松的步骤来实现目标。”

　　我们知道传统激光、电子束烧结虽然能形成极强的金属3D结构，但其成本高昂且耗时，而像一种中控的零部件使用这种方法还有一些限制，其次，用激光逐层加热的方法会在不同的区域产生加热和冷却的应力，破坏打印对象的微观结构。而使用这种新方法，在熔炉内进行加热确保了均匀的温度和致密结构烧结，不会产生翘曲和开裂。

　　并且，在这种新方法中，可以一次使用多个挤出喷嘴，以更快速度打印出高达数米的3D结构，唯一的限制可能就是熔炉的尺寸了。

　　据悉，这种工艺还可以打印一些金属氧化物，像铁锈粉，利用氢将它们还原成纯金属，使用铁锈粉的好处是，铁锈粉比纯铁更轻、更稳定，更安全，更重要的是成本大大降低了。

　　这项研究发表在了《Advanced Functional Materials》杂志上，博士后研究员AdamJakus、研究生ShannonL.Taylor和本科生NicholasR.Geisendorfer共同撰写了该论文。