新型金属3D打印技术，不发生融化过程

来源：南极熊3D打印。

如今，3D打印技术工艺不断突破，越来越多新的技术工艺被提出，比如Xjet的纳米颗粒喷射、HP的多射流熔融、Desktop Metal的单程喷射3D打印技术等，这些新技术将从根本上改变整个行业的格局。

2018年4月16日，小编从外媒获悉，位于美国弗吉尼亚州的一家创业公司最近率先推出了一种全新的3D打印技术（MELD技术），这种技术有可能彻底改变金属增材制造领域。 MELD制造公司是成熟的科技公司Aeroprobe的子公司，以其开创性3D打印技术而命名。 获得专利的MELD技术是第一个可以生产金属部件而不发生熔化过程的增材制造工艺。 其过程使用摩擦和压力，这在易用性和最终构建质量方面具有许多优点。

 

MELD 3D打印技术已经发展了10多年，以金属粉末和棒材作为基材。利用自动控制的机器人手臂，通过数字3D模型进行编程，这方面与其他3D打印技术一样。与使用高功率激光束熔化金属的其他金属AM技术不同，该设备采用极压和摩擦的组合来使金属足够热以变形成所需的形状，但不足以使其完全熔化。这与用于制造塑料部件的FDM 3D打印工艺类似。

由于SLS和SLM 3D打印技术都存在熔化的过程，因此现有金属AM工艺生产出的部件具有各种缺陷和故障。内部孔隙，各向异性，缺乏熔合缺陷和其他问题导致零件不完美，强度和韧性之间的不利折衷是许多金属3D打印制造商必须面对的事情。

 

根据MELD的增材制造经理Chase Cox的说法，“当你融化时，你会引入缺陷和其他问题。通过将材料加工到可塑性但不熔化的程度，我们的材料将达到或超过类似的工艺，在某些情况下甚至可达到原材料的性能。“

MELD 3D打印过程的另一个好处是它更易于使用和设计，该技术使用开放式的工作环境，不需要像其他金属3D打印机那样的真空室。真空室的存在会限制金属AM生产制造部件的尺寸，并增加成本。另外，对于许多制造商而言，高功率激光器的价格也非常昂贵，而基于激光的金属AM工艺可能比其他方法慢得多。 MELD将扩大设计可能性，并降低进入金属3D打印的障碍。

 

如今，MELD制造公司开始销售MELD金属3D打印机的第一款型号B8。 它也正在接受大型项目定制机器的订单，并提供销售制造零件。 阿拉巴马大学是该公司的第一批客户之一，早在一月份就收到了一台MELD 3D打印机，以帮助其研究将军事设备回收利用成可用部件。

“第一次看到MELD技术时，我非常兴奋，”阿拉巴马大学助理教授Paul Allison说。 “MELD在制造技术方面取得了突破性进展，并且仍然很明显，它克服了工艺的技术障碍。 这就是为什么我渴望购买MELD机器并与MELD团队合作开创这项技术研究的原因。“

SLM 金属3D打印，很多人都很了解了，是通过激光融化金属粉末的。Desktop Metal其实也经历了融化过程。

Desktop Metal技术揭秘

看图说话：

▲图1 Desktop Metal 美国专利插图（来源Desktop Metal）

图1所示设备是一个桌面级别的金属打印设备，包括计算机控制系统182，外壳112（内部有所需的保护气氛，如真空、惰性气体、除氧剂等），机械运动系统，成形平台和金属堆积系统120。当金属液滴在滴下时，机械控制系统按照一定的路径移动从而堆积形成三维金属件。对于设备的机械运动、控制等通用技术，这里一并略过。

该技术的创新之处在于，采用静电力来控制金属液滴从喷嘴中滴出。如下图2所示，金属线材会被送入电感式加热管（或者电阻式加热管），然后熔化成为液态，接着在喷嘴口240处形成液滴，最后在压力等因素作用下滴到平台上。液滴的表面张力等参数可以通过磁场（230）、静电场（120，图1）或者二者的组合来控制。

▲图2 Desktop Metal的感应加热及液滴喷射系统（来源Desktop Metal）

如图3（FIG.3）所示，该技术同FDM一样也能支持多种线材。其中一些管道也可以是表面张力改性剂或者保护气体等，每个线材可以有独立的储料管道，也可以按照一定比例混合在一起。图4（FIG.4）则展示了该堆积系统可以有多个喷嘴，并且实现对单个喷嘴喷射液滴的独立控制。

 

▲图3 Fig3.丝材供料系统 Fig4. 多喷嘴系统 （来源：Desktop Metal）