2023年1月26日，據(jù)資源庫了解，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)計等領(lǐng)域中，一些大型結(jié)構(gòu)組件并不需要極為精細的細節(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演示這一過程。這些框架和零件在打印后具有足夠的強度，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研究的資深作者Skylar Tibbits表示：“這是我們對金屬制造的一種全新思考方式，它帶來了巨大的優(yōu)勢，同時也存在一些局限。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。”

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)。但這些材料可能因為打印過程中部分區(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)，因為在整個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)院的團隊已將LMP技術(shù)優(yōu)化，使其特別適合鋁的使用。3D打印機通過陶瓷噴嘴將熔融鋁高速擠出到玻璃床中。據(jù)報道，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，是因為其在建筑領(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噴嘴被推進到玻璃珠粉末中，這意味著用戶無法直接觀察到熔融鋁的沉積。因此，研究團隊開發(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間點沉積的材料量。在這項研究中，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)院的團隊還將LMP與這些后處理方法結(jié)合起來，成功制造出了全尺寸的3D打印桌椅。

通過調(diào)整進給速率，從而改變打印物體的形狀

展望未來，該團隊希望繼續(xù)完善這種機器，以便在噴嘴中實現(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。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@臺機器成為一個人們可以用來熔化回收鋁和打印零件的工具，那將會改變金屬制造業(yè)的游戲規(guī)則，”Tibbits解釋道?！澳壳?，它還不夠可靠，無法做到這一點，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展示大規(guī)模金屬增材制造應(yīng)用潛力的團隊，但他們并不是第一個利用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。該團隊將液態(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，從而制造出兩個無需接觸就能重疊的完整電路。

2023年1月26日，據(jù)資源庫了解，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)計等領(lǐng)域中，一些大型結(jié)構(gòu)組件并不需要極為精細的細節(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演示這一過程。這些框架和零件在打印后具有足夠的強度，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研究的資深作者Skylar Tibbits表示：“這是我們對金屬制造的一種全新思考方式，它帶來了巨大的優(yōu)勢，同時也存在一些局限。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。”

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)。但這些材料可能因為打印過程中部分區(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)，因為在整個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)院的團隊已將LMP技術(shù)優(yōu)化，使其特別適合鋁的使用。3D打印機通過陶瓷噴嘴將熔融鋁高速擠出到玻璃床中。據(jù)報道，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，是因為其在建筑領(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噴嘴被推進到玻璃珠粉末中，這意味著用戶無法直接觀察到熔融鋁的沉積。因此，研究團隊開發(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間點沉積的材料量。在這項研究中，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)院的團隊還將LMP與這些后處理方法結(jié)合起來，成功制造出了全尺寸的3D打印桌椅。

通過調(diào)整進給速率，從而改變打印物體的形狀

展望未來，該團隊希望繼續(xù)完善這種機器，以便在噴嘴中實現(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。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@臺機器成為一個人們可以用來熔化回收鋁和打印零件的工具，那將會改變金屬制造業(yè)的游戲規(guī)則，”Tibbits解釋道?！澳壳?，它還不夠可靠，無法做到這一點，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展示大規(guī)模金屬增材制造應(yīng)用潛力的團隊，但他們并不是第一個利用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。該團隊將液態(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，從而制造出兩個無需接觸就能重疊的完整電路。