突破金属3D打印 选择性抑制烧结技术问世

2014-11-12 11:52 来源:pconline 原创 作者:佚名 责任编辑:sunziyi

  【PConline 资讯】在今年上海举办的Inside 3D打印展上,我们曾看到部分展台陈列了一些3D打印的金属材质作品,但大多为机械零部件。尽管目前金属3D打印尚未真正推向市场,但相信在不久的未来,市场将会涌现大批经济型的台式金属3D打印机。

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  据了解,目前可3D打印金属的打印设备市场售价都在50万美元以上,价格不菲,且在已开发的设备中,也多采用焊接与FDM相结合,致使打印出的物品十分粗糙。为此,一种全新的金属打印工艺“选择性抑制烧结技术”,或将改变这一现状。

  选择性抑制烧结技术由南加州大学的Behrokh Khoshnevis博士及其团队开发,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。SLS独特之处在于,其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。

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  采用SLS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。打印头,则类似于喷墨打印机中的打印头,可根据CAD文件在指定的区域边界外部喷洒溶液,被喷到的金属粉末粘结在一起、硬化,之后机器逐层将重复此类操作,直至生成指定的3D对象。当然,此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。

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  实际上,可将它看做是一个充满金属粉末的模具,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。最终,一个金属材料的3D打印对象完成。由于SLS技术使用的并非昂贵的激光或电子束发生器,故只需一个能喷洒液态抑制剂的PLE打印头。因此,相比现有的金属3D打印机,制造成本降低很多。此外,由于机器所打印的只是3D对象的一层表皮,其内部并不涉及,因此打印速度也变得更快。

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  该研究团队在抑制剂材料中添加了蔗糖,是一种可溶解于水的有机表面活性剂,所使用的金属粉末则是一种青铜合金,综合来看,其3D打印效果还是不错的,但仍有可再提升的空间,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,这些都将在后续研究中寻求解决办法。该项目由美国国家科学基金会提供研究资金,由南加州大学的CRAFT实验室的团队从事研发。

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