創(chuàng)新潮涌：11種新型金屬3D打印技術(shù)，改寫(xiě)制造業(yè)未來(lái)

南極熊導(dǎo)讀：隨著3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，制造業(yè)正迎來(lái)一場(chǎng)新的變革。在這場(chǎng)變革的浪潮中，新型金屬3D打印技術(shù)正以其卓越的創(chuàng)新性和高效率引領(lǐng)著未來(lái)的制造業(yè)發(fā)展。與傳統(tǒng)金屬3D打印技術(shù)相比，這些新技術(shù)在速度、精度和材料選擇等方面帶來(lái)了顯著的改進(jìn)，重新定義了我們對(duì)于金屬制造的認(rèn)知。

當(dāng)下，粉末床熔融（PBF）、定向能量沉積（DED）等傳統(tǒng)金屬3D打印技術(shù)在制造業(yè)中已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，但其受限于打印速度慢、精度不高等問(wèn)題，難以完全適配大規(guī)模生產(chǎn)、高精度制造等應(yīng)用場(chǎng)景需求。新型金屬3D打印技術(shù)憑借其在成形速度、精度和材料選擇方面的突破，相較于傳統(tǒng)打印方法建立起了獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為制造行業(yè)帶來(lái)新的可能性。在本期文章中，南極熊匯總了近年來(lái)11種有代表性的新興金屬3D打印技術(shù)，并針對(duì)其原理、優(yōu)勢(shì)展開(kāi)了系統(tǒng)分析。

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1、Seurat區(qū)域3D打印技術(shù)

美國(guó)硅谷金屬3D打印創(chuàng)業(yè)公司Seurat Technologies所開(kāi)發(fā)的區(qū)域3D打印工藝使用200萬(wàn)個(gè)激光點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)部件的大規(guī)模3D打印。區(qū)域3D打印工藝的成形速度比傳統(tǒng)激光3D打印技術(shù)快1000倍，可讓單個(gè)零件的制造成本大大降低。同時(shí)，該技術(shù)打印的部件具有更高的精度，光斑直徑可小至10微米，區(qū)域處理速度突破了擴(kuò)展性的限制。

技術(shù)原理：Seurat新技術(shù)基于一種全新的光束處理方法來(lái)增加每次的熔化量，其激光器系統(tǒng)一次可將200萬(wàn)個(gè)激光點(diǎn)射向15平方毫米的方形區(qū)域，每個(gè)光點(diǎn)的直徑大約為10微米，一次即可成形一個(gè)區(qū)域。

Seurat通過(guò)區(qū)域打印進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)激光強(qiáng)度的完全控制。調(diào)整熱作用可以最大限度地減少飛濺、控制微觀結(jié)構(gòu)和降低殘余應(yīng)力。Seurat區(qū)域3D打印技術(shù)，使用高速視頻，材料分析和多物理場(chǎng)建模，來(lái)表征激光和粉末之間相互作用的影響解決基礎(chǔ)物理問(wèn)題，可以很好應(yīng)用在能源領(lǐng)域，例如輕型車(chē)輛、熱交換器、新型高性能部件。

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2、XJet納米顆粒噴射技術(shù)（NPJ）

NPJ 3D打印技術(shù)是由以色列公司XJet研發(fā)的一種新型陶瓷和金屬3D打印工藝，并配備了專(zhuān)有的NPJ打印裝置，可對(duì)多種陶瓷及金屬材料進(jìn)行精密打印。這種增材制造工藝并不使用金屬粉末原料，使用填充了納米金屬顆粒的“墨水”來(lái)制造3D打印零件。

技術(shù)原理：將大分子金屬顆粒粉碎成納米級(jí)金屬顆粒，與特殊粘合墨水混合成金屬墨水。金屬墨水通過(guò)NPJ打印機(jī)的特制陣列噴嘴精密沉積到構(gòu)建平臺(tái)上，液體蒸發(fā)，留下了固化的金屬熔融層。金屬墨水逐層噴射堆積完成構(gòu)建，層厚可小于2微米，所成形的零件具有很高的精度和優(yōu)異的表面光潔度。

NPJ技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能使用普通的噴墨打印頭作為工具，無(wú)需借助任何外力即可通過(guò)專(zhuān)門(mén)的技術(shù)融化去除支撐結(jié)。不同于傳統(tǒng)選擇性激光燒結(jié)（SLS）等金屬3D打印工藝，NPJ能夠顯著減少原料浪費(fèi)、降低成本，而且能給予設(shè)計(jì)師更大的設(shè)計(jì)自由。因?yàn)樗�是通過(guò)融化去除的，理論上可以無(wú)限添加。

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3、電化學(xué)沉積金屬3D打印技術(shù)

電化學(xué)沉積金屬3D打印技術(shù)是由位于圣地亞哥的初創(chuàng)公司——Fabric8Labs開(kāi)發(fā)，該工藝不使用粉末或熱處理工藝，而是基于電化學(xué)沉積原理，在室溫下運(yùn)行，功率需求大大降低。打印原料為低成本金屬鹽制成的水性（水基）溶液，結(jié)合普通工業(yè)的原材料和節(jié)能工藝，可以大大降低3D打印機(jī)的設(shè)備成本和打印成本，實(shí)現(xiàn)重大變革。

技術(shù)原理：電化學(xué)金屬3D打印系統(tǒng)基于擠出原理，打印頭是一個(gè)裝滿電鍍液的注射器，在很小的區(qū)域上電鍍。打印速度相對(duì)較慢，如果太快，性能效果將大打折扣。通過(guò)使用帶有不同電解質(zhì)的打印頭，可以使用不同的金屬進(jìn)行打印。例如，下圖顯示了由銅和鎳制成的電化學(xué)金屬3D打印結(jié)構(gòu)，通過(guò)反轉(zhuǎn)電流可以實(shí)現(xiàn)去除金屬而不是沉積金屬。

電化學(xué)金屬3D打印可實(shí)現(xiàn)超高精度成形，通過(guò)使原材料在原子水平上快速沉積，實(shí)現(xiàn)具有受控微觀結(jié)構(gòu)、表面光潔度和密度的高分辨率、精密零件；打印零件零收縮、高懸垂、無(wú)熱后處理，并且能夠打印獨(dú)立部件或直接構(gòu)建到現(xiàn)有基材上，大幅擴(kuò)展設(shè)計(jì)空間；無(wú)需昂貴的金屬粉末或能源密集型熱處理，僅需在室溫下使用普通的金屬鹽來(lái)打印，解鎖以前受成本限制的新應(yīng)用；憑借完全可回收的金屬原料和低能耗，該工藝在不影響設(shè)計(jì)能力的情況下實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)性。

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此外，來(lái)自瑞士超微細(xì)微納級(jí)金屬3D打印公司Exaddon開(kāi)發(fā)了另一種電化學(xué)沉積微納級(jí)金屬3D打印技術(shù)——CERES，可用于在微米級(jí)別上進(jìn)行金屬的3D打印微制造（μAM）。技術(shù)原理為：將一個(gè)名為iontip的小3D打印噴嘴，浸入懸浮電解液中。精確調(diào)節(jié)氣壓將包含金屬離子的液體推進(jìn)離子頭內(nèi)部的微通道。液體流量非常小-低至每秒飛升。在微通道的末端，含離子的液體被釋放到3D打印表面上。然后將溶解的金屬離子電沉積為固體金屬原子。這些金屬原子一起生長(zhǎng)為小零件中的體素。光學(xué)力反饋記錄每個(gè)體素的3D打印完成情況，直到所有體素都被打印出來(lái)并構(gòu)造出完整的對(duì)象物體為止。

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4、高速冷噴涂金屬3D打印技術(shù)

冷噴涂金屬3D打印是一種近年來(lái)新興的固態(tài)增材制造工藝，它可以在工件上形成金屬涂層，也可以用來(lái)形成整個(gè)零件。該技術(shù)在1980年代由俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院理論與應(yīng)用力學(xué)研究所的研究人員開(kāi)發(fā)出來(lái)，他們意識(shí)到可以在室溫下用氣流沉積固體顆粒。這項(xiàng)技術(shù)近年來(lái)在軍事、國(guó)防和海洋等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

技術(shù)原理：利用加壓氣體（如空氣、氮?dú)饣蚝�氣）在高溫下作為推進(jìn)氣體，通過(guò)一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的收斂-擴(kuò)張噴嘴將金屬甚至陶瓷粉末原料加速到速度從300到1200 m/s。當(dāng)這些高速粉末顆粒撞擊基底（這里的基材通常是金屬）表面時(shí)，它們經(jīng)歷嚴(yán)重的塑性變形，然后沉積形成薄涂層或塊體沉積物。冷噴涂沉積物的形成主要依靠撞擊前的顆粒動(dòng)能而非熱能，因此在整個(gè)沉積過(guò)程中，冷噴涂顆粒始終保持固態(tài)。顆粒的固化主要通過(guò)機(jī)械咬合和顆粒間界面的局部冶金結(jié)合實(shí)現(xiàn)。噴涂過(guò)程是結(jié)合噴嘴和機(jī)械臂完成的，機(jī)械臂和噴嘴兩者都可進(jìn)行移動(dòng)。

澳大利亞Titomic和SPEE3D公司、中國(guó)超卓航科和德國(guó)林德等都是冷噴涂金屬3D打印技術(shù)的典型應(yīng)用廠商和技術(shù)開(kāi)發(fā)者。其中，SPEE3D公司的專(zhuān)利 “超音速顆粒沉積”技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到澳大利亞、美國(guó)、英國(guó)和日本的國(guó)防領(lǐng)域，該技術(shù)比傳統(tǒng)金屬3D 打印（例如粘合劑噴射和 DMLS）技術(shù)要快上 1000 倍，由 WarpSPEE3D 3D 金屬打印機(jī)提供。

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5、無(wú)支撐金屬3D打印工藝

在金屬增材制造過(guò)程中，支撐物的添加和去除一直以來(lái)都是一大難題。以直接金屬激光燒結(jié)(DMLS) 為例，打印前需要為模型預(yù)設(shè)支撐結(jié)構(gòu)以避免熱應(yīng)力引起的變形并將熱量從熔池中傳導(dǎo)出去。倘若沒(méi)有支撐物，就難以打印出低于一定傾斜角度（通常45°左右）的懸撐結(jié)構(gòu)，這往往限制了金屬3D打印系統(tǒng)用戶的選擇，也為許多設(shè)備OEM和增材制造軟件公司帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。這些支撐結(jié)構(gòu)在構(gòu)件建造完成后需要被拆除并丟棄，也帶來(lái)了材料浪費(fèi)、增加后處理成本等問(wèn)題。所以，開(kāi)發(fā)少支撐甚至無(wú)支撐的金屬3D打印工藝是最多金屬3D打印公司一直致力于攻克的難題。

△EOS 打印的 316L無(wú)支撐葉輪

近年來(lái)，已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)有多家金屬增材制造廠商發(fā)布了無(wú)支撐/少支撐金屬3D打印技術(shù)，有的廠商發(fā)布工藝軟件，有的甚至已經(jīng)發(fā)布了設(shè)備。例如：

• 2018年，美國(guó)加州Velo3D在國(guó)際制造技術(shù)展（IMTS）上首次披露了其藍(lán)寶石DMLS系統(tǒng)，是探索無(wú)支撐3D打印的先行者。藍(lán)寶石系統(tǒng)的關(guān)鍵是Velo3D的智能融合技術(shù)，它可以模擬和預(yù)測(cè)零件變形，消除了支撐結(jié)構(gòu)。
• 2021年5月，德國(guó)金屬3D打印廠商SLM Solutions，作為全球多激光金屬打印的領(lǐng)導(dǎo)者，在亞洲TCT上展出了一批高質(zhì)量的應(yīng)用樣品，還有最新的FreeFloat無(wú)支撐技術(shù)。
• 2022年11月，德國(guó)EOS專(zhuān)家提出無(wú)支撐金屬3D打印優(yōu)化方案，可實(shí)現(xiàn)封閉葉輪的無(wú)支撐打印；2023年4月，EOS正式宣布推出可進(jìn)行激光調(diào)整的 Smart Fusion 軟件，消除了對(duì)大量支撐結(jié)構(gòu)的需求，最大限度地減少了材料使用，減少了后處理要求。
• 2023年5月，南極熊拜訪易加三維，公司已經(jīng)開(kāi)始把無(wú)支撐金屬3D打印工藝應(yīng)用到部分設(shè)備上；在9月份的亞洲TCT上展示了相關(guān)的零件，完善調(diào)試的較成熟的工藝參數(shù)，部分客戶已經(jīng)在使用當(dāng)中。
• 2023年6月，鉑力特宣布已經(jīng)研究出無(wú)支撐金屬3D打印的技術(shù)方案，并且展示了采用無(wú)支撐技術(shù)打印出的多種類(lèi)型零件。
• 2023年9月，華曙高科攜重磅新品、超大尺寸解決方案、少支撐工藝等亮相2023TCT Asia。
• 2023年9月，漢邦科技在TCT上展示了能夠?qū)崿F(xiàn)15-25°傾斜特征的無(wú)支撐成形，很大程度的減少了零件對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的依賴。
• 2023年9月，倍豐科技在TCT上展示了已經(jīng)實(shí)現(xiàn)15°及以上角度的無(wú)支撐打印，功能植入到倍豐自研軟件中。
• 2023年9月，德國(guó)通快集團(tuán)（TRUMPF）對(duì)其 3D 打印軟件 TruTops Print 進(jìn)行了改進(jìn)，以幾乎無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)即可打印出懸角低至 15 度的金屬零件。
• 2024年2月，金石三維核心科研團(tuán)隊(duì)——華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)教授和王迪教授等在《中國(guó)激光》期刊聯(lián)合發(fā)表了題為《激光選區(qū)熔化成形低角度無(wú)支撐結(jié)構(gòu)的方法與工藝研究》的特邀論文，對(duì)無(wú)支撐金屬打印的成形機(jī)理、樣件表面質(zhì)量以及成形方法的適用性進(jìn)行了探究，同時(shí)使用實(shí)際工業(yè)零件進(jìn)行了打印驗(yàn)證。
• 2024年3月，鐳明激光憑借豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)激光選區(qū)熔化技術(shù)的多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)性探索，進(jìn)一步優(yōu)化打印策略，研發(fā)出新的工藝技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了小角度（5°～35°）零件的無(wú)支撐成形。
  

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6、智能分層金屬3D打印

美國(guó)3DEO是智能分層（IntelligentLayering）金屬3D打印技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者。該公司宣稱，利用其智能分層技術(shù)，能夠大批量生產(chǎn)零件，同時(shí)降低成本，并達(dá)到金屬注射成型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，它能夠?yàn)獒t(yī)療、國(guó)防和航空航天市場(chǎng)的客戶生產(chǎn)出表面質(zhì)量?jī)?yōu)異、成本結(jié)構(gòu)低廉、功能精細(xì)的金屬部件。

技術(shù)原理：依靠專(zhuān)用噴嘴在金屬粉末床上噴射粘合溶液，然后使用數(shù)控銑床按照零件的輪廓和內(nèi)部特征進(jìn)行加工。打印后的生坯在高溫爐中燒結(jié)以達(dá)到最終的固體密度。

△在智能分層過(guò)程中經(jīng)過(guò)CNC加工的金屬零件

3DEO智能分層技術(shù)能夠支持市面上大量的金屬粉末，成本比PBF鋪粉燒結(jié)工藝中使用的球形粉末低五到十倍。該技術(shù)同時(shí)解決了金屬增材制造的高成本和低產(chǎn)量挑戰(zhàn)。同時(shí)，一致性非常高。由于采用了密實(shí)的細(xì)粉，在約100 Ra的情況下，3DEO燒結(jié)后得到零件，表面光潔度也非常高。

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7、增材攪拌摩擦沉積技術(shù)(AFSD)

美國(guó)MELD制造公司是增材攪拌摩擦沉積（AFSD）工藝的開(kāi)發(fā)者，該工藝因其固態(tài)性質(zhì)而被認(rèn)為是 3D 打印領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者，這一獨(dú)特功能使其有別于傳統(tǒng)的高能束融合工藝。與涉及熔化金屬的增材制造方法不同，MELD 的固態(tài)打印可以使用 7075 和 2219 鋁等合金進(jìn)行打印，這對(duì)于航空航天等優(yōu)先考慮輕質(zhì)部件的行業(yè)至關(guān)重要。此外，MELD可以生產(chǎn)廣泛使用的鋁合金 6061 零件，無(wú)需特殊粉末或合金。MELD工藝有著廣泛的應(yīng)用前景，包括增材制造、涂層應(yīng)用、組件維修、金屬連接、定制金屬合金和金屬基復(fù)合材料坯料和零件制造。

技術(shù)原理：采用空心旋轉(zhuǎn)軸，內(nèi)部嵌套進(jìn)料桿，將固體材料向外軸向擠壓送料。當(dāng)送料桿接觸到下面的基材時(shí)，它開(kāi)始涂抹并通過(guò)摩擦粘在基材上，發(fā)生塑性變形，但絕不會(huì)熔化�？焖傩�轉(zhuǎn)的工具具有加熱材料的作用，使其具有足夠的可塑性，從而發(fā)生如此嚴(yán)重的塑性變形。一旦第一層被涂上，送料桿就會(huì)被簡(jiǎn)單地抬起并推回，以打印更多的層，直到最后的三維部件完成。

△增材攪拌摩擦沉積技術(shù)。照片來(lái)自MELD制造公司。

作為一種固態(tài)工藝，MELD可以生產(chǎn)出具有較低殘余應(yīng)力和全密度的高質(zhì)量材料和零件，能耗卻比傳統(tǒng)的工藝要低得多。由于MELDing的打印過(guò)程一直是固態(tài)，因此它還會(huì)生產(chǎn)出不易受氣孔、熱裂或其他基于熔融技術(shù)常見(jiàn)困擾問(wèn)題影響的材料；單步過(guò)程，不需要耗時(shí)的后處理，例如熱等靜壓（HIP）或燒結(jié)，即可提高沉積材料的質(zhì)量。此外，MELD 打印機(jī)通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的金屬棒，消除了與金屬粉末相關(guān)的危險(xiǎn)性，可進(jìn)行露天打印。這使得 MELD 機(jī)器能夠經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)非常大的零件，在軍事維修領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。美國(guó)陸軍已經(jīng)充分利用 MELD 大規(guī)模打印能力的潛力，聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了大型無(wú)縫船體項(xiàng)目，并打印出直徑可達(dá)3.05m的超大鋁材圓柱體。

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8、電磁液態(tài)金屬3D打印技術(shù)

電磁液態(tài)金屬3D打印技術(shù)源于Vader Systems公司，該公司目前已被施樂(lè)Xerox收購(gòu)。他們使用磁流體動(dòng)力學(xué)（Magneto Hydro Dynamics，MHD）和液態(tài)金屬噴墨打印（Liquid Metal Jet Printing，LMJP）合并成一種獨(dú)特的技術(shù)——Magnet-o-Jet。這是一種利用電磁力分散熔融金屬液態(tài)的技術(shù)，非常獨(dú)特，具有原創(chuàng)性。

技術(shù)原理：使用金屬線材作為原料而不是粉末，并通過(guò)磁性控制液態(tài)金屬滴進(jìn)行打印。在陶瓷坩堝中加熱熔化金屬絲成為液態(tài)→利用電磁脈沖將液態(tài)金屬分散成為一個(gè)個(gè)液滴→通過(guò)陶瓷噴嘴噴射出來(lái)。磁場(chǎng)使金屬滴精確移動(dòng)到特定位置，然后堆疊成型。生產(chǎn)的零件精度很高，并具有各向同性的材料特性。

△金屬液滴堆積過(guò)程

現(xiàn)有市場(chǎng)上的金屬焊接一類(lèi)的線材，成本比較低，并且應(yīng)用廣泛。通過(guò)獨(dú)特的技術(shù)去打印這些材料，可以成為一種通用的基礎(chǔ)技術(shù)。如果把多個(gè)液體滴金屬打印噴頭排列成為陣列，或者一個(gè)噴頭都可以噴射不同的材料種類(lèi)，應(yīng)用前景就會(huì)更為廣闊。目前，他們支持的材料有幾種鋼（316、718）以及鋁等金屬。Vader液滴金屬3D打印技術(shù)，避開(kāi)了脫脂、燒結(jié)這種復(fù)雜的工藝過(guò)程，而且還大大降低了成本，所以Xerox決定了將會(huì)持續(xù)加大投入。由于Xerox是全球噴射技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，擅長(zhǎng)把材料噴射打印到精確的位置，所以是這個(gè)技術(shù)非常合適的推動(dòng)者。

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9、線材熔融金屬沉積(MMD) 技術(shù)

熔融金屬沉積技術(shù)（MMD）是由比利時(shí)金屬3D打印初創(chuàng)公司ValCUN自主研發(fā)的全新金屬3D打印技術(shù)。該技術(shù)使用一種新的能量源代替激光器，能夠?qū)崿F(xiàn)更低的成本更高效地打印。MMD技術(shù)對(duì)于打印材料的形態(tài)沒(méi)有特別的要求，可以與線材、顆粒甚至回收原料兼容，可用于批量生產(chǎn)。

技術(shù)原理：金屬絲原料被熔化并直接擠壓成最終部件，在熔融金屬沉積中，長(zhǎng)絲線由進(jìn)料器送入加熱室。金屬在這個(gè)加熱室中熔化。腔室底部有一個(gè)噴嘴，液態(tài)金屬通過(guò)該噴嘴擠出。擠出的金屬與前一層（或基材）融合，形成零件。在該過(guò)程結(jié)束時(shí)，該部件可以很容易地從基板上分離。

與其他金屬3D打印技術(shù)相比，MMD可快速升級(jí)且易于使用，所使用的原料是市售的焊絲，無(wú)需昂貴的金屬粉末和相關(guān)成本或?qū)Ｓ信浞�，可以降低成本；MMD過(guò)程僅需金屬直接熔化和沉積，不涉及粘合劑，因此不需要脫脂或燒結(jié)后處理；MMD技術(shù)由于凝固受控，可打印高達(dá) 75 °懸垂和 25 毫米橋的無(wú)支撐部件；以低熱梯度打印，可確保部件的殘余應(yīng)力、變形和開(kāi)裂問(wèn)題可忽略不計(jì)。MMD技術(shù)目前主要針對(duì)鋁材料開(kāi)發(fā)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)增材制造技術(shù)并不是最適合生產(chǎn)鋁的技術(shù)。

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10、3D納米金屬打印技術(shù)

來(lái)自上�？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院馮繼成課題組和韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)研究人員提出了一種新型3D納米打印機(jī)，可用于打印從單一金屬到多種材料組成的結(jié)構(gòu)，包括各種周期陣列和復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)。

技術(shù)原理：打印在環(huán)境條件下進(jìn)行，通過(guò)氣相方法來(lái)合成氣溶膠納米顆粒，其中一些顆粒帶電，并在圖案化光致抗蝕劑 (PR) 的幫助下，將電場(chǎng)映射到 3D 幾何形狀。通過(guò)控制施加的電場(chǎng)和調(diào)整流場(chǎng)，精確選擇納米顆粒 (NP) 的尺寸作為原位打印的構(gòu)建塊。納米粒子的幾何平均直徑為3-5 nm，幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2-1.4。

△通過(guò)3D打印納米結(jié)構(gòu)繪制局域場(chǎng)。

3D納米金屬打印技術(shù)可打印窄至14nm的金屬線，以及多種材料復(fù)雜的3D納米結(jié)構(gòu)的周期性陣列，具有高均勻性、效率和純度。電場(chǎng)和流場(chǎng)是耦合的，以使NPs的大小可以根據(jù)其電遷移率的差異來(lái)選擇，消除了材料性質(zhì)的影響。

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11、新型定向能量沉積技術(shù)

定向能量沉積（DED）技術(shù)常被用于制造大型金屬構(gòu)件，因?yàn)槠渚哂泻芨叩某练e速率。然而，傳統(tǒng)電弧增材技術(shù)的能量輸入高，通常會(huì)導(dǎo)致在相對(duì)較高的沉積速率下，出現(xiàn)高度重熔、再加熱和晶粒粗化的問(wèn)題，從而降低制件的機(jī)械性能。

來(lái)自英國(guó)克蘭菲爾德大學(xué)的研究人員提出了一種新型電弧增材DED工藝，將氣體金屬�。℅MA）工藝和外部冷絲相結(jié)合，即冷絲氣體金屬�。–W-GMA），實(shí)現(xiàn)高沉積速率和低材料重熔。通過(guò)添加冷絲，顯著減少重熔現(xiàn)象，增強(qiáng)了制件強(qiáng)度并降低了各向異性。

△線弧增材制造(WAAM)技術(shù)示意

國(guó)內(nèi)南京工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)提出了一種新的集成增材制造技術(shù)——振蕩激光熔化沉積。技術(shù)原理為通過(guò)對(duì)激光熔池施加外部作用力，使得熔池內(nèi)的攪動(dòng)、流動(dòng)變化更劇烈，從而誘導(dǎo)晶粒細(xì)化和柱向等軸轉(zhuǎn)變。所施加的激光振蕩路徑包括線性、圓形、8形和無(wú)限形。

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END

南極熊認(rèn)為，新型金屬3D打印技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和創(chuàng)新為制造業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。這些技術(shù)不僅改變了傳統(tǒng)制造方法，也重新定義了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程。通過(guò)提高生產(chǎn)效率、精度和材料選擇范圍，新型金屬3D打印技術(shù)為制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展注入了新的活力和動(dòng)力，亦是名副其實(shí)的新質(zhì)生產(chǎn)力。

隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)和應(yīng)用的不斷拓展，我們有信心看到金屬3D打印技術(shù)在航空航天、醫(yī)療、汽車(chē)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，助力制造業(yè)朝著智能化、高效化和可持續(xù)發(fā)展的方向邁進(jìn)。但同時(shí)也應(yīng)看到我國(guó)在新型金屬3D打印領(lǐng)域的探索研究匱乏，與國(guó)際前沿技術(shù)有著不小差距，甚至完全空白。未來(lái)，我們?nèi)孕枵�視差距、補(bǔ)齊短板，不斷創(chuàng)新和持續(xù)發(fā)展新型金屬3D打印技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)向著更加智能、高效的方向邁進(jìn)。

厲害啊