激光成为新“锤子”,3D打印钢材无需“加热和敲打” 

2024-02-13 20:20
尽管金属3D打印越来越受欢迎,但仍然存在需要克服的障碍。其中一个重要的问题是生产成本较高,例如由于需要大量的后处理来提高最终部件的性能。值得庆幸的是,剑桥大学的研究人员可能已经找到了解决方案。他们创造了一种新的金属3D打印工艺,并在钢材上进行了测试,他们认为这种工艺甚至优于加热和敲打。
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顾名思义,加热和敲打是指用锤子使材料硬化,然后用火软化的过程。类似于传统的铁匠,他们经常使用该方法来制造剑或马蹄铁等零件。然而,它也有其自身的缺点,并且不太适合特别复杂的零件。

然而,剑桥大学的研究团队希望改变这一现状。他们认为,3D打印技术的一个主要弱点是无法像传统方法那样控制材料的内部结构。他们的目标是找到一种方法,不需通过“加热和锤击”就能实现材料结构的控制,以此来降低成本,同时简化3D打印的过程。
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为了实现这一目标,剑桥大学对Seita博士及其团队采用了特殊的激光技术。通过控制激光熔化材料后的凝固方式及过程中产生的热量,研究人员能够为最终材料“编程”出所需的性能。Seita解释说,激光仿佛成了一个“微型锤子”,在3D打印过程中硬化金属,而再次用激光熔化则可以松弛金属结构,使零件在放入炉中时能够重新配置其结构。

这项技术不仅提高了3D打印零件的坚固性和耐用性,还允许通过结合传统激光3D打印技术和相对较低温度的熔炉处理,全面控制零件的强度和韧性。初步实验显示,这种3D打印的钢材性能可以和传统加热锤击法制成的钢材媲美。

Seita认为,这种新工艺不仅能降低金属3D打印的成本,还能提升整个金属制造行业的可持续性。他们希望在不久的将来,进一步省略低温炉处理这一步骤,减少3D打印零件在实际应用中需要的处理阶段。这项研究的详细内容已发表在《自然·通讯》杂志上,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-42326-y
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