無需熔化的固態(tài)金屬3D打印沉積技術MELD

2020年10月，南極熊獲悉，世界上出現(xiàn)了一種新的金屬3D打印技術：無需熔化的固態(tài)金屬3D打印沉積技術MELD，可在露天環(huán)境生產(chǎn)打印。
△視頻：無需熔化的固態(tài)金屬3D打印沉積技術過程

源自美國海軍的金屬3D打印技術MELD，屬于固態(tài)過程的金屬3D打印，打印過程中材料未達到熔化溫度即可進行打印。它有著廣泛的應用前景，包括增材制造、涂層應用、組件維修、金屬連接、定制金屬合金和金屬基復合材料坯料和零件制造。

厲害的是，這種金屬3D打印技術，可以使用多種材料作為原料，包括金屬粉末和棒材！MELD是一項專利的增材制造工藝，基于類似摩擦焊接的工藝，可用于使用現(xiàn)成的固態(tài)材料或粉末來構建和修復金屬部件。該過程不涉及熔化，并且能夠以增材制造完全致密的零件。

作為一種固態(tài)工藝，MELD可以生產(chǎn)出具有較低殘余應力和全密度的高質量材料和零件，能耗卻比傳統(tǒng)的工藝要低得多。由于MELDing的打印過程一直是固態(tài)，因此它還會生產(chǎn)出不易受氣孔、熱裂或其他基于熔融技術常見困擾問題影響的材料；單步過程，不需要耗時的后處理，例如熱等靜壓（HIP）或燒結，即可提高沉積材料的質量。

△MELD Manufacturing Corporation首席執(zhí)行官Nanci Hardwick和生產(chǎn)經(jīng)理David Smith，打印件直徑尺寸達1.85米（6英尺）。

MELD工藝能夠用于大規(guī)模的金屬3D打印零件。前所未有的可擴展性，其巨大飛躍在于，與傳統(tǒng)的增材制造工藝不同，MELD不僅限于小型粉末床或昂貴的真空系統(tǒng)；而是開放式工藝，對操作環(huán)境或材料表面狀況不敏感；環(huán)境需求就像機械車間中的傳統(tǒng)設備例如CNC和軋機一樣，是現(xiàn)實世界工業(yè)生產(chǎn)制造的理想選擇。

MELD不僅可以制造超大型零件，而且速度還很快，沉積材料的速度至少比基于熔融的金屬3D打印工藝快10倍，而且材料限制非常少，從鋁、鈦、鋼到鎳基超級合金，都可以使用相同的機器和相同的工藝來制造高質量的材料。

△在露天環(huán)境中，使用MELD機進行大型鋁結構的金屬3D打印，直徑達3米


性能更好
MELD工藝將塑性變形或軟化的金屬“刺激”在一起或進入下面的層。這種攪拌作用會破壞組成金屬的單個晶粒。因此，與使用的母體材料相比，MELD打印的產(chǎn)品的“細化”粒度或更小。在金屬中，隨著晶粒尺寸變小，通?？梢跃哂懈叩膹姸取８叩哪透g性和更高的耐磨性。晶粒尺寸變小，是具有更好機械性能的原因之一。

△Inconel 625是一種鎳基超級合金。在MELD工藝之前，平均晶粒尺寸為12微米；MELD之后，平均晶粒尺寸為5微米，強度也更高。MELD沉積的材料不僅看起來很棒，而且還具有達到或超過原有材料的出色機械性能。這意味著“融合”材料將表現(xiàn)出預期的性能，從而突破限制。無論是鋁、鈦或鎳基超級合金，MELD機器都可以一步沉積高質量的材料。
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