2023年1月26日，據(jù)資源庫(kù)了解，麻省理工學(xué)院研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新的增材制造技術(shù)，能夠利用液態(tài)金屬快速打印出大型零件，如桌腿和椅子框架，整個(gè)過程僅需幾分鐘。

使用麻省理工學(xué)院的LMP工藝3D打印椅子框架

這項(xiàng)被稱為液態(tài)金屬打?。↙MP）的技術(shù)，主要是將熔融鋁沿預(yù)設(shè)路徑沉積到微小的玻璃珠床上，接著鋁會(huì)迅速凝固形成3D結(jié)構(gòu)。研究人員指出，LMP技術(shù)的打印速度至少是傳統(tǒng)金屬增材制造工藝的十倍，并且其加熱及熔化金屬的過程比其他方法更為高效。然而，為了追求速度和規(guī)模，這項(xiàng)技術(shù)在分辨率方面做出了一定的妥協(xié)。

盡管如此，它仍然能夠打印出比一般3D打印技術(shù)制造的零件更大，且成本更低。例如，在建筑、施工和工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中，一些大型結(jié)構(gòu)組件并不需要極為精細(xì)的細(xì)節(jié)，LMP生產(chǎn)的零件便適合這些應(yīng)用。此外，該技術(shù)還能高效利用回收金屬或廢金屬進(jìn)行快速原型制作。

液態(tài)金屬將玻璃珠打印到床上

在最近的一項(xiàng)研究中，麻省理工學(xué)院的研究人員展示了如何通過打印鋁制桌椅框架和零件來(lái)演示這一過程。這些框架和零件在打印后具有足夠的強(qiáng)度，能夠承受后續(xù)的加工處理。麻省理工學(xué)院建筑系的副教授兼這項(xiàng)研究的資深作者Skylar Tibbits表示：“這是我們對(duì)金屬制造的一種全新思考方式，它帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在一些局限。但我們的大部分建筑環(huán)境——比如周圍的桌子、椅子和建筑物——并不需要極其高的分辨率。速度、規(guī)模以及可重復(fù)性和能源消耗，這些都是重要的考量因素?！?/div>

電弧增材制造（WAAM）是在建筑和施工中常見的一種金屬打印方法，它也能生產(chǎn)出大型但分辨率較低的結(jié)構(gòu)。但這些材料可能因?yàn)榇蛴∵^程中部分區(qū)域需要重新熔化而容易破裂和變形。據(jù)悉，LMP技術(shù)克服了這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谡麄€(gè)3D打印過程中，金屬始終保持熔融狀態(tài)。

LMP工藝可以打印復(fù)雜的幾何形狀

麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)已將LMP技術(shù)優(yōu)化，使其特別適合鋁的使用。3D打印機(jī)通過陶瓷噴嘴將熔融鋁高速擠出到玻璃床中。據(jù)報(bào)道，這種工藝能在幾秒鐘內(nèi)打印出大型金屬部件，然后熔融鋁則在幾分鐘內(nèi)冷卻并凝固。在此過程中，鋁在電爐中被加熱至700攝氏度，之所以選擇鋁，是因?yàn)槠湓诮ㄖI(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和易于回收的特性。鋁在石墨坩堝中被保持在高溫狀態(tài)后，通過噴嘴打印成型。由于熔融材料是直接注入到顆粒狀物質(zhì)中，LMP 3D打印過程中無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，因此可以快速且輕松地制造出大型結(jié)構(gòu)。

在3D打印過程中，LMP噴嘴被推進(jìn)到玻璃珠粉末中，這意味著用戶無(wú)法直接觀察到熔融鋁的沉積。因此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種模擬擠壓過程的數(shù)值模型，用以估算在任何給定時(shí)間點(diǎn)沉積的材料量。在這項(xiàng)研究中，研究人員使用他們的LMP技術(shù)快速制造出了不同厚度的金屬家具框架。這些框架堅(jiān)固耐用，能夠承受銑削和鏜孔等加工過程。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)還將LMP與這些后處理方法結(jié)合起來(lái)，成功制造出了全尺寸的3D打印桌椅。

通過調(diào)整進(jìn)給速率，從而改變打印物體的形狀

展望未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)希望繼續(xù)完善這種機(jī)器，以便在噴嘴中實(shí)現(xiàn)更加一致的加熱，防止材料粘附，并更好地控制熔融材料的流動(dòng)。較大的噴嘴直徑可能導(dǎo)致打印不規(guī)則，因此仍然存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)?！叭绻覀兡茏屵@臺(tái)機(jī)器成為一個(gè)人們可以用來(lái)熔化回收鋁和打印零件的工具，那將會(huì)改變金屬制造業(yè)的游戲規(guī)則，”Tibbits解釋道。“目前，它還不夠可靠，無(wú)法做到這一點(diǎn)，但這正是我們的目標(biāo)?！?

盡管麻省理工學(xué)院的研究人員是第一個(gè)展示大規(guī)模金屬增材制造應(yīng)用潛力的團(tuán)隊(duì)，但他們并不是第一個(gè)利用LMP 3D打印技術(shù)的人。早在2018年，俄勒岡州立大學(xué)（OSU）的研究人員就已經(jīng)利用液態(tài)金屬打印技術(shù)制造出了小型且靈活的3D打印電路。該團(tuán)隊(duì)將液態(tài)金屬合金與鎳結(jié)合，成功創(chuàng)造出了一種可以直接3D打印到柔性表面上的導(dǎo)電金屬漿料，從而制造出兩個(gè)無(wú)需接觸就能重疊的完整電路。

2023年1月26日，據(jù)資源庫(kù)了解，麻省理工學(xué)院研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新的增材制造技術(shù)，能夠利用液態(tài)金屬快速打印出大型零件，如桌腿和椅子框架，整個(gè)過程僅需幾分鐘。

使用麻省理工學(xué)院的LMP工藝3D打印椅子框架

這項(xiàng)被稱為液態(tài)金屬打?。↙MP）的技術(shù)，主要是將熔融鋁沿預(yù)設(shè)路徑沉積到微小的玻璃珠床上，接著鋁會(huì)迅速凝固形成3D結(jié)構(gòu)。研究人員指出，LMP技術(shù)的打印速度至少是傳統(tǒng)金屬增材制造工藝的十倍，并且其加熱及熔化金屬的過程比其他方法更為高效。然而，為了追求速度和規(guī)模，這項(xiàng)技術(shù)在分辨率方面做出了一定的妥協(xié)。

盡管如此，它仍然能夠打印出比一般3D打印技術(shù)制造的零件更大，且成本更低。例如，在建筑、施工和工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中，一些大型結(jié)構(gòu)組件并不需要極為精細(xì)的細(xì)節(jié)，LMP生產(chǎn)的零件便適合這些應(yīng)用。此外，該技術(shù)還能高效利用回收金屬或廢金屬進(jìn)行快速原型制作。

液態(tài)金屬將玻璃珠打印到床上

在最近的一項(xiàng)研究中，麻省理工學(xué)院的研究人員展示了如何通過打印鋁制桌椅框架和零件來(lái)演示這一過程。這些框架和零件在打印后具有足夠的強(qiáng)度，能夠承受后續(xù)的加工處理。麻省理工學(xué)院建筑系的副教授兼這項(xiàng)研究的資深作者Skylar Tibbits表示：“這是我們對(duì)金屬制造的一種全新思考方式，它帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在一些局限。但我們的大部分建筑環(huán)境——比如周圍的桌子、椅子和建筑物——并不需要極其高的分辨率。速度、規(guī)模以及可重復(fù)性和能源消耗，這些都是重要的考量因素?！?/div>

電弧增材制造（WAAM）是在建筑和施工中常見的一種金屬打印方法，它也能生產(chǎn)出大型但分辨率較低的結(jié)構(gòu)。但這些材料可能因?yàn)榇蛴∵^程中部分區(qū)域需要重新熔化而容易破裂和變形。據(jù)悉，LMP技術(shù)克服了這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谡麄€(gè)3D打印過程中，金屬始終保持熔融狀態(tài)。

LMP工藝可以打印復(fù)雜的幾何形狀

麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)已將LMP技術(shù)優(yōu)化，使其特別適合鋁的使用。3D打印機(jī)通過陶瓷噴嘴將熔融鋁高速擠出到玻璃床中。據(jù)報(bào)道，這種工藝能在幾秒鐘內(nèi)打印出大型金屬部件，然后熔融鋁則在幾分鐘內(nèi)冷卻并凝固。在此過程中，鋁在電爐中被加熱至700攝氏度，之所以選擇鋁，是因?yàn)槠湓诮ㄖI(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和易于回收的特性。鋁在石墨坩堝中被保持在高溫狀態(tài)后，通過噴嘴打印成型。由于熔融材料是直接注入到顆粒狀物質(zhì)中，LMP 3D打印過程中無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，因此可以快速且輕松地制造出大型結(jié)構(gòu)。

在3D打印過程中，LMP噴嘴被推進(jìn)到玻璃珠粉末中，這意味著用戶無(wú)法直接觀察到熔融鋁的沉積。因此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種模擬擠壓過程的數(shù)值模型，用以估算在任何給定時(shí)間點(diǎn)沉積的材料量。在這項(xiàng)研究中，研究人員使用他們的LMP技術(shù)快速制造出了不同厚度的金屬家具框架。這些框架堅(jiān)固耐用，能夠承受銑削和鏜孔等加工過程。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)還將LMP與這些后處理方法結(jié)合起來(lái)，成功制造出了全尺寸的3D打印桌椅。

通過調(diào)整進(jìn)給速率，從而改變打印物體的形狀

展望未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)希望繼續(xù)完善這種機(jī)器，以便在噴嘴中實(shí)現(xiàn)更加一致的加熱，防止材料粘附，并更好地控制熔融材料的流動(dòng)。較大的噴嘴直徑可能導(dǎo)致打印不規(guī)則，因此仍然存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)?！叭绻覀兡茏屵@臺(tái)機(jī)器成為一個(gè)人們可以用來(lái)熔化回收鋁和打印零件的工具，那將會(huì)改變金屬制造業(yè)的游戲規(guī)則，”Tibbits解釋道。“目前，它還不夠可靠，無(wú)法做到這一點(diǎn)，但這正是我們的目標(biāo)?！?

盡管麻省理工學(xué)院的研究人員是第一個(gè)展示大規(guī)模金屬增材制造應(yīng)用潛力的團(tuán)隊(duì)，但他們并不是第一個(gè)利用LMP 3D打印技術(shù)的人。早在2018年，俄勒岡州立大學(xué)（OSU）的研究人員就已經(jīng)利用液態(tài)金屬打印技術(shù)制造出了小型且靈活的3D打印電路。該團(tuán)隊(duì)將液態(tài)金屬合金與鎳結(jié)合，成功創(chuàng)造出了一種可以直接3D打印到柔性表面上的導(dǎo)電金屬漿料，從而制造出兩個(gè)無(wú)需接觸就能重疊的完整電路。