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

2023年3月27日，南極熊獲悉，一家總部位于美國的3D打印質(zhì)量控制解決方案公司Addiguru宣稱，他們與韓國材料科學(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和機器學(xué)習(xí)的3D打印質(zhì)量監(jiān)測和控制解決方案的公司，而韓國材料科學(xué)研究所則是一家從事先進材料研究和開發(fā)的研究機構(gòu)。

據(jù)了解，該團隊是由韓國材料科學(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，他們得到了來自科學(xué)和信息通信技術(shù)部下屬的政府資助研究機構(gòu)的資金支持來開發(fā)這種基礎(chǔ)技術(shù)。

同時，他們與國立昌原大學(xué)機械工程系的Young-tae Cho和Seok Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，以及釜山機械研究中心的Dae-won Cho博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊合作實現(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，該團隊宣稱這是一種重要的技術(shù)進步。

△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打印制造在實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面存在一定的局限性，因為它是一次構(gòu)建一層的有限過程。后續(xù)層在完全凝固后會層壓，防止熔融金屬流下，因此存在需要冷卻時間、可層壓的條件限制具體例的缺點。為了解決這個問題，研究團隊進行了計算機分析，根據(jù)對流/傳導(dǎo)計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，研究團隊開發(fā)的金屬3D打印筆技術(shù)，具有在3D空間中沿著焊槍運動方向自由、連續(xù)打印金屬的優(yōu)勢。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行3D打印制造，更加經(jīng)濟實惠。

根據(jù)該團隊的說法，在延展性方面，與現(xiàn)有基于Inconel 625的WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）工藝相比，該研究團隊開發(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)韓國材料科學(xué)研究所提供的數(shù)據(jù)，截至2021年，韓國國內(nèi)和國際3D打印機市場價值分別為82.1億韓元（約為4937萬人民幣）和21億美元（約為144億人民幣），平均年增長率分別為10.5%和20%。這項研究成果有望通過專注于金屬增材制造的技術(shù)優(yōu)勢，并將其用于生產(chǎn)高附加值的機器和零部件，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)提供了一個新的范例?！?br />
該研究成果是在韓國科學(xué)和信息通信技術(shù)部的支持下，由韓國材料科學(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)”項目中實現(xiàn)的。目前，該研究團隊正在繼續(xù)開展針對核電、國防工業(yè)等高附加值機械及零部件增材制造方面的研究。