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消费级金属打印机

目前,能够3D打印各种金属合金的机器的市场价格往往都在50万美金以上,基本上是一众屌丝们无法企及的价格水平。

近日出现的一种全新的金属打印工艺——选择性抑制烧结技术——可能会改变这一状况。这一技术是由南加州大学的BehrokhKhoshnevis博士和他的团队开发的,基本上是与选择性激光烧结(SLS)以及其他形式的金属打印技术反其道而行之。


消费级金属打印机的设计思路相当创新。这种技术并不依赖激光器逐层熔化金属合金,而是在金属还没融化的时候就使其成型。让我们来解释一下:

如果采用这种新技术,一台机器首先在打印床上铺上一层金属粉末。然后,使用商用的压电打印头沉积一种液体溶液,这种溶液起抑制剂的作用,阻止它所喷到的金属粉末被加热后融化。

这种打印头,更类似于喷墨打印机中的打印头,会根据CAD文件在指定的区域边界喷洒溶液(注意,边界内部的区域不喷),使被喷到的金属粉末粘结在一起并硬化,然后机器逐层重复此类操作,生成指定的3D对象,而这个3D对象只是一个由抑制剂粘结而成的外壳,里面充满了金属粉末。

实际上,它基本上变成了一个充满了金属粉末的模具。然后将其送入高温环境熔化,最终生成一个带有抑制剂外壳的固体金属对象,而这种抑制剂外壳很容易去除。至此,一个金属材料的3D打印对象完成。



由于这种技术不使用昂贵的激光或电子束发生器,只需要一个能喷洒液态抑制剂的PLE打印头,因此制造成本与现有的金属3D打印机相比一下子下降了几个数量级。此外,打印的速度也变得更快,因为机器需要打印的只是3D对象的一层表皮,内部并不涉及。


研究人员开发的抑制剂材料中包含了蔗糖,这是一种可溶解于水的有机表面活性剂。研究团队使用的金属粉末则是一种青铜合金。总体来说,3D打印效果已经相当不错,但仍有很大的提升空间,尤其是涉及该工艺的一些软硬件。此外,打印的部件会有一些收缩的现象,以及液体状态的抑制剂的“过度渗透”现象,这些都可以通过进一步的研究找到解决的办法。


左边为CAD模型的效果图,右边为使用消费级金属打印技术打印出来的金属部件




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