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金屬3D打印作為一種顛覆性技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于包括航空航天、生物醫(yī)藥以及汽車在內(nèi)的一系列領(lǐng)域。通過金屬的增材制造，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的自由度和制造的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形貌和定制化生產(chǎn)，從而縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

然而，常用的金屬3D打印工藝，例如選擇性激光熔融、選擇性激光燒結(jié)、電子束熔融等，通常存在殘余應(yīng)力大、微裂紋多、微結(jié)構(gòu)無法控制以及存在很多孔隙等問題，使得后處理過程變得十分必要，從而進(jìn)一步增加了成本。

在此基礎(chǔ)上，勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的Wen Chen等人提出了一種低成本的3D金屬打印工藝。這種方法被稱為金屬直接書寫（Direct Metal Writing）技術(shù)，旨在通過控制半固態(tài)金屬的微結(jié)構(gòu)和流變行為來提高打印精度。

為了驗(yàn)證工藝的可行性，LLNL以Bi75Sn25低溫合金為原料進(jìn)行了原理實(shí)驗(yàn)。通過改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、底板加熱溫度、氮?dú)鈮毫Φ葏?shù)，實(shí)現(xiàn)金屬連續(xù)平滑的打印，并細(xì)化了晶粒尺寸，改善了層間界面結(jié)合的情況。

Wen Chen等人表示，這項(xiàng)技術(shù)可以推廣到大多數(shù)具有半固態(tài)的金屬合金上，下一步研究的重點(diǎn)將放在鋁合金、鎂合金、鈦合金以及鋼等常用的工程材料上。

參考文獻(xiàn)：

1. Wen Chen, Luke Thornley, Hannah G. Coe. et. Direct metal writing: Controlling the rheology through microstructure. Appl. Phys. Lett. 110, 094104 (2017); Doi: 10.1063/1.4977555