发布时间: 2024年11月25日 18:30
随着科学技术的进步，合金被广泛使用，用合金制造的物件经久耐用，但制造过程比较繁琐。新加坡南洋理工大学研究员研发出可同时用两种金属粉制作合金物件的三维打印技术，不但省时省事，还能调整一个物件中不同金属的比例，进一步开拓三维打印的用途。
一般三维打印机（3D printer）只能用一种材料打印物件，只有少数机器能打印两种塑料，打印两种金属就更为罕见。
隶属南大机械与宇航工程学院的南大增材制造中心研究小组发现，通过一个简单的材料容器和打印机的特别设置，就能同时打印两种熔点不同的金属。
每台金属打印机都有一个放置金属粉的材料盒，研究员须事先输入设计图、溶解金属的激光温度等数据。
只能装一种金属粉的盒子会从外至内进行纵向打印，金属粉从盒子底部撒在打印机铁板上。激光溶解金属粉后，盒子再从内至外撒上一层金属粉，然后回到原点，这样来回多次，直到物品完成为止。
如果要打印两种金属粉就得改用一个有间隔的材料盒，分放两种金属粉。
想出这个方法的增材制造中心主管刘忠宏博士告诉记者，研究小组以铜和钢为实验原料，制作约10公分长、2公分宽的小钢条。
在实验中，盒子由外往内移动时撒出铜粉，在“回程”时把钢粉撒在铜粉上，激光把两层金属粉结合在一起。撒粉的顺序可随意调整，例如撒上十层钢粉之后才放一层铜粉。
这个方法最大的难度在于溶解金属时的激光温度必须适当，才能掌握液态金属的流向。
刘忠宏说：“若掌握得不好，金属冷却后，物品中间就会有许多小坑洞；两层金属粉的粘合面积会减少，可能就会粘得不牢固。我们花了很多时间调试不同的温度以减少坑洞，加强粘合度。”
这项研究是南大与德国三维打印机制造商SLM Solutions公司的合作项目。研究报告不久后会在国际科学杂志《材料特性》（Materials Characterization）刊登。
率领研究小组的南大增材制造中心主任蔡志楷博士指出，三维打印适合用于制作产量少的零件，尤其是需要合金材料的飞机零件。
“飞机引擎压缩机叶片的尾端面对空气强大的阻力，因此这个部分必须非常坚固。若要加厚尾端，一般的做法是把两片不同厚度的合金焊接起来。焊接处是最脆弱的地方，若焊接不当可能断裂。”
三维打印能一次过制作完整的零件，还能兼顾零件不同部分的厚度。生产合金零件一般上须要制作模具，产品完成后还要打磨，蔡博士预计，整个制作过程需要数星期，但若用三维打印，几天内就能完成。
他说：“有了这项新的打印技术，意味着我们能制作更多不同产品，开拓新的用途。产品公司可要求三维打印生产商，协助他们制作品质更好的产品。”
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