新加坡南洋理工大學(xué)研究員研發(fā)合金物件三維打印技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，合金被廣泛使用，用合金制造的物件經(jīng)久耐用，但制造過程比較繁瑣。新加坡南洋理工大學(xué)研究員研發(fā)出可同時(shí)用兩種金屬粉制作合金物件的三維打印技術(shù)，不但省時(shí)省事，還能調(diào)整一個(gè)物件中不同金屬的比例，進(jìn)一步開拓三維打印的用途。

一般三維打印機(jī)（3D printer）只能用一種材料打印物件，只有少數(shù)機(jī)器能打印兩種塑料，打印兩種金屬就更為罕見。

隸屬南大機(jī)械與宇航工程學(xué)院的南大增材制造中心研究小組發(fā)現(xiàn)，通過一個(gè)簡單的材料容器和打印機(jī)的特別設(shè)置，就能同時(shí)打印兩種熔點(diǎn)不同的金屬。

每臺金屬打印機(jī)都有一個(gè)放置金屬粉的材料盒，研究員須事先輸入設(shè)計(jì)圖、溶解金屬的激光溫度等數(shù)據(jù)。

只能裝一種金屬粉的盒子會從外至內(nèi)進(jìn)行縱向打印，金屬粉從盒子底部撒在打印機(jī)鐵板上。激光溶解金屬粉后，盒子再從內(nèi)至外撒上一層金屬粉，然后回到原點(diǎn)，這樣來回多次，直到物品完成為止。

如果要打印兩種金屬粉就得改用一個(gè)有間隔的材料盒，分放兩種金屬粉。

想出這個(gè)方法的增材制造中心主管劉忠宏博士告訴記者，研究小組以銅和鋼為實(shí)驗(yàn)原料，制作約10公分長、2公分寬的小鋼條。

在實(shí)驗(yàn)中，盒子由外往內(nèi)移動時(shí)撒出銅粉，在“回程”時(shí)把鋼粉撒在銅粉上，激光把兩層金屬粉結(jié)合在一起。撒粉的順序可隨意調(diào)整，例如撒上十層鋼粉之后才放一層銅粉。

這個(gè)方法最大的難度在于溶解金屬時(shí)的激光溫度必須適當(dāng)，才能掌握液態(tài)金屬的流向。

劉忠宏說：“若掌握得不好，金屬冷卻后，物品中間就會有許多小坑洞；兩層金屬粉的粘合面積會減少，可能就會粘得不牢固。我們花了很多時(shí)間調(diào)試不同的溫度以減少坑洞，加強(qiáng)粘合度。”

這項(xiàng)研究是南大與德國三維打印機(jī)制造商SLM Solutions公司的合作項(xiàng)目。研究報(bào)告不久后會在國際科學(xué)雜志《材料特性》（Materials Characterization）刊登。

率領(lǐng)研究小組的南大增材制造中心主任蔡志楷博士指出，三維打印適合用于制作產(chǎn)量少的零件，尤其是需要合金材料的飛機(jī)零件。

“飛機(jī)引擎壓縮機(jī)葉片的尾端面對空氣強(qiáng)大的阻力，因此這個(gè)部分必須非常堅(jiān)固。若要加厚尾端，一般的做法是把兩片不同厚度的合金焊接起來。焊接處是最脆弱的地方，若焊接不當(dāng)可能斷裂?！?/p>

三維打印能一次過制作完整的零件，還能兼顧零件不同部分的厚度。生產(chǎn)合金零件一般上須要制作模具，產(chǎn)品完成后還要打磨，蔡博士預(yù)計(jì)，整個(gè)制作過程需要數(shù)星期，但若用三維打印，幾天內(nèi)就能完成。

他說：“有了這項(xiàng)新的打印技術(shù)，意味著我們能制作更多不同產(chǎn)品，開拓新的用途。產(chǎn)品公司可要求三維打印生產(chǎn)商，協(xié)助他們制作品質(zhì)更好的產(chǎn)品?！?/p>

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