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金属D打印新突破选择性抑制烧结SIS技术

2019/08/15 来源:鹰潭信息港

导读

曾经介绍了几种经济型的金属材料工艺。尽管它们都还没有真正推向市场,但是毫无疑问,在未来几年很可能会有经济型的台式金属 D打印机上市,而且是不

  曾经介绍了几种经济型的金属材料工艺。尽管它们都还没有真正推向市场,但是毫无疑问,在未来几年很可能会有经济型的台式金属 D打印机上市,而且是不止一种。

  不过,目前,能够 D打印各种金属合金的机器的市场价格往往都在50万美金以上,基本上是一众屌丝们无法企及的价格水平。而现在正在开发的这些机器,通常是简单地将焊接技术与FDM结合起来,打印的东西相当的粗糙,只能说是略具形状,没有任何精度可言。

  近日出现的一种全新的金属打印工艺 选择性抑制烧结(SIS,Selective Inhibition Sintering)技术 可能会改变这一状况。这一技术是由南加州大学的Behrokh Khoshnevis博士和他的团队开发的,基本上是与选择性激光烧结(SLS)以及其他形式的金属打印技术反其道而行之。

  选择性抑制烧结设备

  SIS的设计思路相当创新。这种技术并不依赖激光器逐层熔化金属合金,而是在金属还没融化的时候就使其成型。 让我们来解释一下:

  如果采用这种新技术,一台机器首先在打印床上铺上一层金属粉末。然后,使用商用的压电打印头沉积一种液体溶液,这种溶液起抑制剂的作用,阻止它所喷到的金属粉末被加热后融化。

  这种打印头,更类似于喷墨打印机中的打印头,会根据CAD文件在指定的区域边界喷洒溶液(注意,边界内部的区域不喷),使被喷到的金属粉末粘结在一起并硬化,然后机器逐层重复此类操作,生成指定的 D对象,而这个 D对象只是一个由抑制剂粘结而成的外壳,里面充满了金属粉末。

  实际上,它基本上变成了一个充满了金属粉末的模具。然后将其送入高温环境熔化,终生成一个带有抑制剂外壳的固体金属对象,而这种抑制剂外壳很容易去除。至此,一个金属材料的 D打印对象完成。

  由于这种技术不使用昂贵的激光或电子束发生器,只需要一个能喷洒液态抑制剂的PLE打印头,因此制造成本与现有的金属 D打印机相比一下子下降了几个数量级。 此外,打印的速度也变得更快,因为机器需要打印的只是 D对象的一层表皮,内部并不涉及。

  使用SIS技术 D打印的金属扳手

  研究人员开发的抑制剂材料中包含了蔗糖,这是一种可溶解于水的有机表面活性剂。研究团队使用的金属粉末则是一种青铜合金。总体来说, D打印效果已经相当不错,但仍有很大的提升空间,尤其是涉及该工艺的一些软硬件。此外,打印的部件会有一些收缩的现象,以及液体状态的抑制剂的 过度渗透 现象,这些都可以通过进一步的研究找到解决的办法。

  左边为CAD模型的效果图,右边为使用SIS技术打印出来的金属部件

  该项目的研究资金由美国国家科学基金会提供,由南加州大学的CRAFT实验室的团队从事研发。

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