《Advanced Science》：熔融金属3D打印笔技术

2023年3月，南极熊获悉，由韩国材料科学研究所 (KIMS) 连接技术系的 Sang-woo Song 博士、Chan-kyu Kim 博士和 Kang-myung Seo 博士领导的研究小组开发了一种控制体积的基础制造技术，控制熔融金属体积的新型3D打印技术。他们的研究已经发表在《Advanced Science》上，题目为《High-Throughput Metal 3D Printing Pen Enabled by a Continuous Molten Droplet Transfer》（《连续熔滴转移实现的高通量金属 3D 打印笔》）



他们通过与国立昌原大学机械工程系 Young-tae Cho 教授、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研究成功研发出一种金属3D打印笔技术，可以在三维空间中自由地连续打印金属。

研究团队研发的金属3D打印笔技术的优势在于:
●可以在3D空间中沿着焊枪运动的方向自由、连续地自由打印金属。
●与使用激光的传统金属3D打印相比，设备建造成本低。
●可以使用市售的焊接材料快速进行增材制造，使其更加经济。



研究内容
使用焊接技术的金属增材制造在实现复杂结构方面存在局限性，因为它是一次构建一层的有限过程。后续层需要在完全凝固后层压，防止熔融金属流下。缺点是冷却时间较长。为了解决这些问题，研究团队进行了计算机分析，根据对流计算并精确控制熔融金属的表面张力和凝固体积。

此外，他们开发了一种可以在各种位置下进行金属增材制造的技术，包括水平、垂直、倾斜和顶部位置。通过在金属完全凝固之前在液相中连续层压，缩短了制造时间，层与层之间没有边界，形成致密的微观结构，具有优异的机械性能。


△3D打印机制的概念图。

截至2021年，国内外3D打印机市场规模分别为821亿韩元和21亿美元，年均增长率为10.5%和20%。这项研究成果有望通过在金属增材制造领域的技术优势和使用它制造高附加值的机器和零件来 为制造业注入活力。负责这项研究的 KIMS 首席研究员 Sang-woo Song指出，将 3D 自由形式增材制造添加到连续增材制造工艺中，这在现有的金属增材制造工艺中被认为是不可能的，就像现有的使用聚合物的 3D打印技术一样，现在可以使用现有的金属焊接材料轻松制造复杂的结构。

原文连接： https://doi.org/10.1002/advs.202370030