橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室粘結(jié)劑噴射3D打印鋁浸碳化硼，可以吸收中子

△ExOne公司與美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室達(dá)成商業(yè)許可協(xié)議，可以3D打印鋁浸碳化硼（即B4C）零件

2021年1月28日，南極熊獲悉，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)的研究人員開發(fā)了一種新工藝，目前正在申請專利。即在ExOne金屬粘合劑噴射3D打印機(jī)上用鋁浸碳化硼3D打印零件。這種材料可以用于生產(chǎn)準(zhǔn)直器、中子成像組件和其他物體，如用于偏轉(zhuǎn)或吸收能量的屏蔽設(shè)備。

ORNL的研究人員開發(fā)了在ExOne M-Flex上3D打印鋁浸碳化硼的方法，ExOne M-Flex是一款3D打印機(jī)，它使用粘結(jié)劑噴射技術(shù)來3D打印金屬、陶瓷和其他粉末材料的物體。

以下是Exone公司用粘結(jié)劑噴射技術(shù)進(jìn)行砂模打印的過程：

△粘結(jié)劑噴射

△加熱固化

△打印成型

2019年，ExOne執(zhí)行了制造工藝的研發(fā)許可?，F(xiàn)在ExOne就可以開始打印鋁浸碳化硼的準(zhǔn)直器、屏蔽設(shè)備和其他用于中子散射研究的組件。

粘結(jié)劑噴射是一種突破性的3D打印工藝，它使用數(shù)字文件將粘結(jié)劑快速噴墨到粉末顆粒--金屬、沙子或陶瓷--的層與層之間，一次創(chuàng)建一層固體部件。在這一過程中，其他材料也可以滲入到零件中。

滲透是指一種材料被潤濕或吸收到另一種材料中，就像水進(jìn)入海綿一樣。最終的鋁浸碳化硼材料被稱為金屬-矩陣復(fù)合材料，是一種陶瓷材料。David C. Anderson領(lǐng)導(dǎo)的ORNL團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這種工藝，其他共同發(fā)明人還包括ORNL的Amy Elliott、Corson Cramer和Bianca Haberl。

這一發(fā)展意義重大，因?yàn)殇X注入碳化硼具有強(qiáng)而輕的特性，以及中子吸收特性，這些特性在中子散射儀器中特別有用，使研究人員能夠捕捉到原子水平的數(shù)據(jù)。

使用傳統(tǒng)的制造方法，生產(chǎn)的準(zhǔn)直器受到形狀的限制，這同時(shí)也限制了研究人員的研究和工作。3D打印鋁浸碳化硼物體的新方法，為生產(chǎn)在偏轉(zhuǎn)或吸收能量方面的新型物體打開了大門，這可以保護(hù)人類和環(huán)境免受輻射。

新的鋁浸碳化硼材料意味著ExOne現(xiàn)在可以為客戶提供一種比青銅更輕的金屬材料3D打印方法。ExOne的金屬3D打印機(jī)，如Innovent+®、M-Flex®、X1 25Pro®和X1 160Pro™，目前能夠3D打印超過22種材料的物體。