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密歇根理工开发出廉价、容易后处理的金属3D打印技术

时间:2014-12-12 09:26 来源:未知 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

     即使3D打印可以说是一种消费技术,让每一个人都可以使用,但是这里的3D打印技术指的主要是塑料材料的制作。虽然这种技术也可以制作出来一些很有创意、很精彩的作品,但是由于材料的显示,塑料的3D打印技术的应用还是受到了很大的限制。而金属打印,是能够真正引起制造业革命的一种技术,但是目前的金属3D打印技术还不是很成熟,一方面是打印材料种类有限,另一方面是其昂贵的价格让很多人望而却步。但是总有一些人不满足现状,他们希望能够让3D金属打印技术更加平易近人,而且可以采用更加便宜的材料。

      密歇根理工大学的材料科学与工程副教授Joshua Pearce及其团队致力于开源金属3D打印机的开发已经有一段时间了。尽管距离实现可家用的金属3D打印技术还有一段时间,但他们确实也取得了一些很有趣的技术突破,使得金属3D打印比以往任何时候都经济。他们开发的打印技术能够让您以低至1500美元的成本制造自己的金属3D打印机。
michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-4michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-8那么,他们的低成本解决方案是什么?那就是气体保护金属极电弧焊(Gas metal arc welding)技术。与那些极其昂贵的基激光烧结和熔融技术不同,这种制造技术使用一种气体焊机逐层焊接金属“线材”,并且使用一个开源单片机对其进行控制。从本质上讲,它是将商用气焊机(经常在建筑工地上使用的那种)与RepRap 式Delta 3D打印架构结合在一起的产物。同时,由于使用焊接技术生成的对象大多分辨率较低而且表面光洁度差,他们就采用直径更小的电极和金属线进行“微型焊接”,从而实现“优异的尺寸控制和更精细的表面光洁度”。
michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-1不过这种方法还有一个问题:如何把3D打印的金属物体从金属基板上取下来? 一般来说,这通常需要非常昂贵的切削工具。而许多便宜的替代品往往会损害本来就有问题的对象,很可能会使您辛辛苦苦的努力到头来毁于一旦。

幸运的是,Pearce的团队最近开发出一种去除技术,既成本低廉,又能保证3D打印对象的完好无损。这种后处理方法已经在用ER1100铝材3D打印的对象上证明是成功的。研究团队在最近发表的一篇关于3D打印和增材制造的论文中对这种方法进行了说明,它涉及到用特定的物质涂抹在衬底上,从而确保了铝质的物体与基板之间形成脆性化合物。尽管打印对象与打印床之间的连接比较脆弱,还是需要用户用锤子和凿子敲几下才能让它们之间分开。这不仅会完美保护了打印对象的外观,而且也意味着您不必每次打印后,都要摧毁您的打印床,而且它还很便宜。
michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-3这个工艺的关键是由不同的金属结构之间形成的“金属间相(intermetallic phases)”。这通常是在焊接两种金属(例如,铝和铁)时,由于两者的晶体结构不同,在它们之间形成的脆弱界面,这是工业制造商极力避免的一种现象。但在这里却成了将打印对象与打印床分开的完美解决方案:“这种脆弱的接口使得铝质样品很容易就能从低碳钢基板上移除,不仅可以用搭接剪切的方式分离他们,甚至用锤子和凿子就行。”
michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-2含有氧化铝和氮化硼的涂料被证明可以用在这里生成脆弱的连接层。已经知道,这种涂料可用于两种类型的基材:一个是1100纯铝,另一个则是A36低碳钢。
michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-7此外,在这些实验中观察到打印基板并没有变形,这意味着它们可以反复使用。 “初步实验表明,相同的衬底可以使用数次。氧化铝和氮化硼涂层可刮下、砂磨,或简单地用水洗去以供重复使用。改变了其它金属3D打印技术如激光熔融,每打印一次就要牺牲一个基板的状况。”

这可能意味着,可商用的金属3D打印技术指日可待。但目前尚不清楚研究团队下一步的目标是什么。Pearce过去曾经表示过,他打算在开源的基础上与广大创客群体分享他的成果。“我预计一旦创客群体进入这个领域,就会出现快速进步。我敢保证,一个月之内就会有人会做出一个比我们更好的。”
michigan-tech-post-printing-for-metal-objects-6也许金属3D打印机会成为我们明年的圣诞礼物?

(责任编辑:admin)

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