盡管金屬3D打印越來越受歡迎,但仍然存在需要克服的障礙。其中一個重要的問題是生產成本較高,例如由于需要大量的后處理來提高最終部件的性能。值得慶幸的是,劍橋大學的研究人員可能已經找到了解決方案。他們創(chuàng)造了一種新的金屬3D打印工藝,并在鋼材上進行了測試,他們認為這種工藝甚至優(yōu)于加熱和敲打。
顧名思義,加熱和敲打是指用錘子使材料硬化,然后用火軟化的過程。類似于傳統的鐵匠,他們經常使用該方法來制造劍或馬蹄鐵等零件。然而,它也有其自身的缺點,并且不太適合特別復雜的零件。
然而,劍橋大學的研究團隊希望改變這一現狀。他們認為,3D打印技術的一個主要弱點是無法像傳統方法那樣控制材料的內部結構。他們的目標是找到一種方法,不需通過“加熱和錘擊”就能實現材料結構的控制,以此來降低成本,同時簡化3D打印的過程。
為了實現這一目標,劍橋大學對Seita博士及其團隊采用了特殊的激光技術。通過控制激光熔化材料后的凝固方式及過程中產生的熱量,研究人員能夠為最終材料“編程”出所需的性能。Seita解釋說,激光仿佛成了一個“微型錘子”,在3D打印過程中硬化金屬,而再次用激光熔化則可以松弛金屬結構,使零件在放入爐中時能夠重新配置其結構。
這項技術不僅提高了3D打印零件的堅固性和耐用性,還允許通過結合傳統激光3D打印技術和相對較低溫度的熔爐處理,全面控制零件的強度和韌性。初步實驗顯示,這種3D打印的鋼材性能可以和傳統加熱錘擊法制成的鋼材媲美。
Seita認為,這種新工藝不僅能降低金屬3D打印的成本,還能提升整個金屬制造行業(yè)的可持續(xù)性。他們希望在不久的將來,進一步省略低溫爐處理這一步驟,減少3D打印零件在實際應用中需要的處理階段。這項研究的詳細內容已發(fā)表在《自然·通訊》雜志上,論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-42326-y。 |
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