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(gè)重要的問題是生產(chǎn)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(xué)的研究人員可能已經(jīng)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(jìn)行了測試，他們認(rèn)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(tǒng)的鐵匠，他們經(jīng)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(diǎn)，并且不太適合特別復(fù)雜的零件。

然而，劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)希望改變這一現(xiàn)狀。他們認(rèn)為，3D打印技術(shù)的一個(gè)主要弱點(diǎn)是無法像傳統(tǒng)方法那樣控制材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。他們的目標(biāo)是找到一種方法，不需通過“加熱和錘擊”就能實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)的控制，以此來降低成本，同時(shí)簡化3D打印的過程。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，劍橋大學(xué)對Seita博士及其團(tuán)隊(duì)采用了特殊的激光技術(shù)。通過控制激光熔化材料后的凝固方式及過程中產(chǎn)生的熱量，研究人員能夠?yàn)樽罱K材料“編程”出所需的性能。Seita解釋說，激光仿佛成了一個(gè)“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(jié)構(gòu)，使零件在放入爐中時(shí)能夠重新配置其結(jié)構(gòu)。

這項(xiàng)技術(shù)不僅提高了3D打印零件的堅(jiān)固性和耐用性，還允許通過結(jié)合傳統(tǒng)激光3D打印技術(shù)和相對較低溫度的熔爐處理，全面控制零件的強(qiáng)度和韌性。初步實(shí)驗(yàn)顯示，這種3D打印的鋼材性能可以和傳統(tǒng)加熱錘擊法制成的鋼材媲美。

Seita認(rèn)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(gè)金屬制造行業(yè)的可持續(xù)性。他們希望在不久的將來，進(jìn)一步省略低溫爐處理這一步驟，減少3D打印零件在實(shí)際應(yīng)用中需要的處理階段。這項(xiàng)研究的詳細(xì)內(nèi)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。

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(gè)重要的問題是生產(chǎn)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(xué)的研究人員可能已經(jīng)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(jìn)行了測試，他們認(rèn)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(tǒng)的鐵匠，他們經(jīng)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(diǎn)，并且不太適合特別復(fù)雜的零件。

然而，劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)希望改變這一現(xiàn)狀。他們認(rèn)為，3D打印技術(shù)的一個(gè)主要弱點(diǎn)是無法像傳統(tǒng)方法那樣控制材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。他們的目標(biāo)是找到一種方法，不需通過“加熱和錘擊”就能實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)的控制，以此來降低成本，同時(shí)簡化3D打印的過程。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，劍橋大學(xué)對Seita博士及其團(tuán)隊(duì)采用了特殊的激光技術(shù)。通過控制激光熔化材料后的凝固方式及過程中產(chǎn)生的熱量，研究人員能夠?yàn)樽罱K材料“編程”出所需的性能。Seita解釋說，激光仿佛成了一個(gè)“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(jié)構(gòu)，使零件在放入爐中時(shí)能夠重新配置其結(jié)構(gòu)。

這項(xiàng)技術(shù)不僅提高了3D打印零件的堅(jiān)固性和耐用性，還允許通過結(jié)合傳統(tǒng)激光3D打印技術(shù)和相對較低溫度的熔爐處理，全面控制零件的強(qiáng)度和韌性。初步實(shí)驗(yàn)顯示，這種3D打印的鋼材性能可以和傳統(tǒng)加熱錘擊法制成的鋼材媲美。

Seita認(rèn)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(gè)金屬制造行業(yè)的可持續(xù)性。他們希望在不久的將來，進(jìn)一步省略低溫爐處理這一步驟，減少3D打印零件在實(shí)際應(yīng)用中需要的處理階段。這項(xiàng)研究的詳細(xì)內(nèi)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。