近日，美國著名應用實驗室勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)與美國知名私立研究型大學伍斯特理工學院合作開發(fā)出一種全新的金屬3D打印工藝——直接金屬書寫(Direct Metal Writing)。

目前，大多數(shù)金屬3D打印工藝，如選擇性激光熔化(SLM)，使用的是細金屬粉末，這導致了一些局限性，如3D打印部件存在間隙或缺陷。直接金屬書寫方法可以幫助克服這些基于粉末的金屬3D打印技術的局限性。新方法使用一種半固體金屬，也可以稱其為一種剪切稀化材料，而不粉末。這種特殊的金屬材料在靜止時表現(xiàn)得像固體，但被施加力時則可以像液體一樣流動。

簡而言之，新方法涉及將一種金屬錠加熱至半固體狀態(tài)，然后將其從噴嘴擠出。擠出力使得這種剪切稀化材料液體足以被擠出，但當被靜置時，它表現(xiàn)得像一個固體并隨著材料的冷卻而變硬。據研究人員介紹，該方法減少了放入3D打印部件中的氧化物和殘留應力。

這項研究已經持續(xù)了三年，最近發(fā)表在《Applied Physics Letters》雜志上。研究人員稱，這種方法可以擴展應用到其他合金上。

目前，直接金屬書寫并不是一種完美的方法，研究人員還需要解決一些問題，包括能用“工業(yè)友好”的材料(如鋁和鈦)制造更高分辨率的部件。在開發(fā)這項技術的過程中，他們使用的一直是一種鉍錫混合物，由于這種混合物熔點較低，因此效果很好。

“關鍵在于要非常嚴格地控制材料的流動?，F(xiàn)在在這方面我們已經做得很好，甚至可以打印出自支撐結構，這是前所未有的，”研究人員表示。

現(xiàn)在，研究人員正在尋求打印一種鋁合金，如果成功，該技術可能會對許多制造業(yè)，包括航空航天、交通運輸?shù)?，有很大的吸引力。直接金屬書寫的主要?yōu)點在于能省去3D打印部件當前必須接受的耗時的驗證和分析過程，以及更高的材料效率。