Addiguru与韩国KIMS联合研究团队开发高通量金属3D打印笔技术

2023年3月27日，南极熊获悉，一家总部位于美国的3D打印质量控制解决方案公司Addiguru宣称，他们与韩国材料科学研究所（KIMS）合作开发了一种新的金属3D打印技术，并成功获得了该技术的专利。

△金属3D打印笔工艺概念图

Addiguru公司是专注于开发基于AI和机器学习的3D打印质量监测和控制解决方案的公司，而韩国材料科学研究所则是一家从事先进材料研究和开发的研究机构。

据了解，该团队是由韩国材料科学研究所(KIMS)连接技术系的Sang-woo Song、Chan-kyu Kim和Kang-myung Seo博士领导的，他们得到了来自科学和信息通信技术部下属的政府资助研究机构的资金支持来开发这种基础技术。

同时，他们与国立昌原大学机械工程系的Young-tae Cho和Seok Kim教授领导的研究团队，以及釜山机械研究中心的Dae-won Cho博士领导的研究团队合作实现了这一目标。最终，他们成功开发出一种金属3D打印技术，可以在三维空间中自由连续打印金属，该团队宣称这是一种重要的技术进步。

△该研究成果被学术期刊Advanced Science（IF=17.521）选为二月刊封面论文，“连续熔滴转移实现的高通量金属3D打印笔”（传送门）

高通量金属3D打印笔技术

使用焊接技术的金属3D打印制造在实现复杂结构方面存在一定的局限性，因为它是一次构建一层的有限过程。后续层在完全凝固后会层压，防止熔融金属流下，因此存在需要冷却时间、可层压的条件限制具体例的缺点。为了解决这个问题，研究团队进行了计算机分析，根据对流/传导计算并精确控制熔融金属的表面张力和凝固体积。此外，他们还开发了一种可以在所有条件下进行金属增材制造的技术，包括水平、垂直、倾斜和上方位置。

现在，研究团队开发的金属3D打印笔技术，具有在3D空间中沿着焊枪运动方向自由、连续打印金属的优势。相较于传统的激光金属3D打印，设备建造成本低，并且可以使用市售的焊接材料快速进行3D打印制造，更加经济实惠。

根据该团队的说法，在延展性方面，与现有基于Inconel 625的WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）工艺相比，该研究团队开发的金属3D打印笔技术提高了24.5%。WAAM是一种使用电弧热源的线材类材料进行焊接和3D打印技术。

△这种新的概念，即通过基于电弧等离子体热源的连续熔滴转移进行高通量金属3D打印工艺

开发3D自由形式增材制造技术

根据韩国材料科学研究所提供的数据，截至2021年，韩国国内和国际3D打印机市场价值分别为82.1亿韩元（约为4937万人民币）和21亿美元（约为144亿人民币），平均年增长率分别为10.5%和20%。这项研究成果有望通过专注于金属增材制造的技术优势，并将其用于生产高附加值的机器和零部件，为制造业注入活力。

负责该研究的KIMS首席研究员Sang-woo Song说道：“我们将3D自由形式增材制造技术引入连续增材制造过程中，这在现有的金属增材制造中被认为是不可能的。就像使用聚合物的现有3D打印技术一样，可以使用现有的金属焊接材料轻松制造复杂的结构，这为制造业提供了一个新的范例。”

该研究成果是在韩国科学和信息通信技术部的支持下，由韩国材料科学研究所开展的“多用途微型模块化反应器多金属层材料的开发”项目中实现的。目前，该研究团队正在继续开展针对核电、国防工业等高附加值机械及零部件增材制造方面的研究。