Addiguru與韓國(guó)KIMS聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)高通量金屬3D打印筆技術(shù)

2023年3月27日,，南極熊獲悉，一家總部位于美國(guó)的3D打印質(zhì)量控制解決方案公司Addiguru宣稱,，他們與韓國(guó)材料科學(xué)研究所（KIMS）合作開發(fā)了一種新的金屬3D打印技術(shù),，并成功獲得了該技術(shù)的專利。

△金屬3D打印筆工藝概念圖

Addiguru公司是專注于開發(fā)基于AI和機(jī)器學(xué)習(xí)的3D打印質(zhì)量監(jiān)測(cè)和控制解決方案的公司,，而韓國(guó)材料科學(xué)研究所則是一家從事先進(jìn)材料研究和開發(fā)的研究機(jī)構(gòu),。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)是由韓國(guó)材料科學(xué)研究所(KIMS)連接技術(shù)系的Sang-woo Song,、Chan-kyu Kim和Kang-myung Seo博士領(lǐng)導(dǎo)的,，他們得到了來(lái)自科學(xué)和信息通信技術(shù)部下屬的政府資助研究機(jī)構(gòu)的資金支持來(lái)開發(fā)這種基礎(chǔ)技術(shù)。

同時(shí),，他們與國(guó)立昌原大學(xué)機(jī)械工程系的Young-tae Cho和Seok Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),，以及釜山機(jī)械研究中心的Dae-won Cho博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)合作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。最終,，他們成功開發(fā)出一種金屬3D打印技術(shù),，可以在三維空間中自由連續(xù)打印金屬，該團(tuán)隊(duì)宣稱這是一種重要的技術(shù)進(jìn)步,。

△該研究成果被學(xué)術(shù)期刊Advanced Science（IF=17.521）選為二月刊封面論文,，“連續(xù)熔滴轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的高通量金屬3D打印筆”（傳送門）

高通量金屬3D打印筆技術(shù)

使用焊接技術(shù)的金屬3D打印制造在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面存在一定的局限性，因?yàn)樗�是一次�?gòu)建一層的有限過程,。后續(xù)層在完全凝固后會(huì)層壓,，防止熔融金屬流下，因此存在需要冷卻時(shí)間,、可層壓的條件限制具體例的缺點(diǎn),。為了解決這個(gè)問題，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)分析,，根據(jù)對(duì)流/傳導(dǎo)計(jì)算并精確控制熔融金屬的表面張力和凝固體積,。此外，他們還開發(fā)了一種可以在所有條件下進(jìn)行金屬增材制造的技術(shù),，包括水平,、垂直,、傾斜和上方位置。

現(xiàn)在,，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的金屬3D打印筆技術(shù),，具有在3D空間中沿著焊槍運(yùn)動(dòng)方向自由、連續(xù)打印金屬的優(yōu)勢(shì),。相較于傳統(tǒng)的激光金屬3D打印,，設(shè)備建造成本低，并且可以使用市售的焊接材料快速進(jìn)行3D打印制造,，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，在延展性方面,，與現(xiàn)有基于Inconel 625的WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）工藝相比,，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的金屬3D打印筆技術(shù)提高了24.5%。WAAM是一種使用電弧熱源的線材類材料進(jìn)行焊接和3D打印技術(shù),。

△這種新的概念,，即通過基于電弧等離子體熱源的連續(xù)熔滴轉(zhuǎn)移進(jìn)行高通量金屬3D打印工藝

開發(fā)3D自由形式增材制造技術(shù)

根據(jù)韓國(guó)材料科學(xué)研究所提供的數(shù)據(jù)，截至2021年,，韓國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)際3D打印機(jī)市場(chǎng)價(jià)值分別為82.1億韓元（約為4937萬(wàn)人民幣）和21億美元（約為144億人民幣）,，平均年增長(zhǎng)率分別為10.5%和20%。這項(xiàng)研究成果有望通過專注于金屬增材制造的技術(shù)優(yōu)勢(shì),，并將其用于生產(chǎn)高附加值的機(jī)器和零部件,，為制造業(yè)注入活力。

負(fù)責(zé)該研究的KIMS首席研究員Sang-woo Song說(shuō)道：“我們將3D自由形式增材制造技術(shù)引入連續(xù)增材制造過程中,，這在現(xiàn)有的金屬增材制造中被認(rèn)為是不可能的,。就像使用聚合物的現(xiàn)有3D打印技術(shù)一樣，可以使用現(xiàn)有的金屬焊接材料輕松制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu),，這為制造業(yè)提供了一個(gè)新的范例,。”

該研究成果是在韓國(guó)科學(xué)和信息通信技術(shù)部的支持下,，由韓國(guó)材料科學(xué)研究所開展的“多用途微型模塊化反應(yīng)器多金屬層材料的開發(fā)”項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)的,。目前,，該研究團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)開展針對(duì)核電,、國(guó)防工業(yè)等高附加值機(jī)械及零部件增材制造方面的研究。