液態(tài)金屬3D打印入選2024年MIT最具影響力的十大研究

2025年1月2日，南極熊獲悉，近日 MIT News 特別精選了2024年最受關(guān)注的 10 大熱點研究項目，分別是：液態(tài)金屬 3D 打印、防篡改標簽、與未來的自己對話、將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品、生成式 AI 數(shù)據(jù)庫工具、逆轉(zhuǎn)自身免疫性脫發(fā)、探索大型語言模型內(nèi)部機制、降噪絲綢、鍛煉對神經(jīng)系統(tǒng)的影響、生成式 AI 的世界模型缺陷。

（來源：MITNews）

麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種增材制造技術(shù)，可以使用液態(tài)金屬快速打印，在幾分鐘內(nèi)生產(chǎn)出桌腿和椅子框架等大型部件。

他們的技術(shù)稱為液態(tài)金屬打印 （LMP），涉及沿預(yù)定路徑將熔融鋁沉積到微小玻璃珠床中，鋁很快硬化成 3D 結(jié)構(gòu)。

在當今時代，工業(yè)與建筑行業(yè)對于定制化、大型金屬結(jié)構(gòu)的渴望愈發(fā)強烈，傳統(tǒng)制造手段在效率、成本這兩方面暴露出的短板愈發(fā)顯著。就拿現(xiàn)有的電弧增材制造等金屬增材制造工藝來講，雖說有能力打造大型組件，可生產(chǎn)過程遲緩，還老是出現(xiàn)結(jié)構(gòu)瑕疵，這就極大地制約了它們被大范圍推廣。鑒于快速產(chǎn)出、大規(guī)模量產(chǎn)的急切需求擺在眼前，科研人員正全力探尋全新技術(shù)路徑，力求化解傳統(tǒng)工藝里效率和精度難以兼顧的困境。

來自 MIT 的科研小組成功研制出一項名為液態(tài)金屬打印（LMP）的創(chuàng)新性增材制造新技術(shù)，僅僅幾分鐘，就能將大型金屬物件，像桌腿、椅框之類的，順利打印出來。LMP 技術(shù)的運作原理是，把熔融狀態(tài)的鋁依照預(yù)先設(shè)定好的軌跡，灌注到由玻璃珠堆砌而成的基床上，鋁液快速降溫凝固，進而構(gòu)建出穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，使得制造速率得到飛躍式提升。相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，和傳統(tǒng)制造辦法相比，該技術(shù)的打印速度快了足足 10 倍，并且能耗還更低。

雖說 LMP 技術(shù)在分辨率上做了些許讓步，但其在建筑、施工以及工業(yè)設(shè)計等諸多領(lǐng)域，潛藏著不容小覷的發(fā)展前景。畢竟這些領(lǐng)域里的大型構(gòu)造，一般對超高分辨率并沒有嚴苛要求，所以這種高效能的制造模式反倒與之更為適配。不僅如此，LMP 技術(shù)還有個突出優(yōu)勢，那就是能夠運用回收來的金屬當作生產(chǎn)原料，如此既能大幅度削減成本，又能增強對環(huán)境的友好程度。

在實驗環(huán)節(jié)，科研團隊成功打印出椅子、桌子的鋁制框架，這些部件質(zhì)地堅實、經(jīng)久耐用，后續(xù)開展機械加工毫無壓力。他們還示范了怎樣把 LMP 技術(shù)產(chǎn)出的低分辨率部件與別的材料巧妙融合，進而制作出兼具實用性的家具。研究人員想出一招，在打印床內(nèi)填充直徑 100 微米的玻璃珠，一舉攻克了熔融金屬冷卻期間的穩(wěn)定性難題，與此同時，借助數(shù)值模型對沉積流程加以預(yù)判，使得打印的精準度與可靠程度都得到顯著改善。

即便取得了這般亮眼的成績，可這項技術(shù)依然存在進步空間，諸如提升噴嘴加熱的均衡性，強化對熔融金屬流量的把控水準�？蒲袌F隊已經(jīng)擬定計劃，要對設(shè)備構(gòu)造加以優(yōu)化，力求讓 LMP 技術(shù)成長為一種值得信賴的得力工具，專門用于熔化回收鋁，進而打造出構(gòu)造繁雜的部件。有業(yè)內(nèi)權(quán)威專家點評道，LMP 技術(shù)在快速生產(chǎn)和實現(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度這兩者之間，尋覓到了理想的平衡點，未來極有可能在金屬制造行業(yè)掀起一場具有顛覆性的變革浪潮。