麻省理工學院的研究人員開發了一種積層製造技術，可以用液態金屬快速列印，在幾分鐘內生產出桌腳和椅子框架等大型零件。

他們的技術稱為液態金屬印刷（LMP），涉及沉積熔融金屬鋁沿著預定的路徑進入微小玻璃珠床。鋁很快就會硬化成 3D 結構。

研究人員表示，LMP 比同類金屬增材製造流程至少快 10 倍，而且加熱和熔化金屬的過程比其他一些方法更有效。

該技術確實為了速度和規模而犧牲了分辨率。雖然它可以以較低的成本列印比通常使用較慢的積層技術製造的零件更大的零件，但它無法實現高解析度。

例如，用 LMP 生產的零件適用於建築、施工和工業設計中的某些應用，其中較大結構的組件通常不需要極其精細的細節。它還可以有效地利用回收金屬或廢金屬進行快速原型製作。

在最近的一項研究中，研究人員透過列印桌椅的鋁製框架和零件來展示這一過程，這些框架和零件的強度足以承受印後加工。他們展示瞭如何將 LMP 製成的組件與高分辨率工藝和附加材料相結合來製造功能性家具。

「這是我們看待金屬製造的一個完全不同的方向，它具有一些巨大的優勢。它也有缺點。但我們的大多數建築世界——我們周圍的桌子、椅子和建築物——並沒有需要極高的分辨率。

「速度和規模，以及可重複性和能耗，都是重要的指標，」建築系副教授、自組裝實驗室聯合主任 Skylar Tibbits 說，他是一張紙介紹末次月經。

Tibbits 與論文的主要作者 Zain Karsan SM '23 一起參與了這篇論文，他現在是一名博士。蘇黎世聯邦理工學院學生；以及 Kimball Kaiser SM '22 和研究科學家兼實驗室聯合主任 Jared Laucks。該研究在建築電腦輔助設計協會會議上發表，並於最近發表在該協會的會議記錄中。

顯著加速

建築和建築中常見的一種金屬列印方法稱為線弧增材製造(WAAM)，能夠生產大型、低解析度的結構，但這些結構可能容易破裂和翹曲，因為某些部分在列印過程中必須重新熔化。印刷工藝。

另一方面，LMP 在整個過程中保持材料處於熔融狀態，避免了重熔引起的一些結構問題。

借鑒該小組先前關於橡膠快速液體列印的工作，研究人員建造了一台能夠熔化鋁的機器，可以容納熔融金屬，並透過噴嘴高速沉積。只需幾秒鐘即可列印大型零件，然後熔融鋁在幾分鐘內冷卻。

「我們的加工速度確實很高，但也很難控制。這或多或少就像打開水龍頭一樣。你有大量的材料需要熔化，這需要一些時間，但一旦你讓它熔化，就像打開水龍頭一樣，我們可以非常快速地列印這些幾何形狀。

團隊選擇鋁是因為它常用於建築，並且可以廉價且有效率地回收。

麵包大小的鋁片被放入電爐中，「這基本上就像一個放大的烤麵包機，」卡桑補充道。爐內的金屬線圈將金屬加熱至 700°C，略高於鋁的 660° 熔點。

鋁在石墨坩堝中保持高溫，然後熔融材料通過陶瓷噴嘴沿著預設路徑通過重力送入列印床。他們發現，可以熔化的鋁量越大，印表機的運行速度就越快。

「熔化的鋁會摧毀其路徑上的幾乎所有東西。我們從不銹鋼噴嘴開始，然後轉向鈦，最後才使用陶瓷。但即使是陶瓷噴嘴也可能會堵塞，因為噴嘴尖端的加熱並不總是完全均勻，」卡桑說。

透過將熔融材料直接注入顆粒狀物質中，研究人員無需列印支撐物來支撐鋁結構成型。

這個故事由麻省理工學院新聞轉載（web.mit.edu/新聞辦公室/），一個熱門網站，涵蓋有關麻省理工學院研究、創新和教學的新聞。