加州理工学院开发3D打印纯金属和多组分金属方法

电动悟空摘录 据外媒报道，加州理工学院（Caltech）工程师开发了一种3D打印纯金属和多组分金属的方法。在某些情况下，其分辨率比以前使用的方法小一个数量级。

(图片来源:加州理工学院)

这种新工艺可以用于各种金属，甚至是同一制造部件中的各种金属。制造微电子机械系统有潜力（MEMS）中小部件铺路。作为一个精确的组件，MEMS可用于车辆和空间应用、热交换器或生物医学设备。

通过3D在打印过程中逐层构建物体，可以创建以前无法制造的结构。传统的金属成型方法，如锻造和喷墨成型，或蚀刻和铣削，以前主要采用。值得一提的是，目前的3D激光喷射金属粉末，然后闪光熔化金属，使其凝固成特定形状。这样，种方式，制造商可以制造分辨率约为100微米的结构两张纸的厚度）的结构。分辨率是指过程中能产生的最小细节的比例。问题是金属的传热性能很好，尤其是导热率高的金属。即使使用高聚焦激光，扩散的热量也会融化目标区域以外的粉末，从而降低打印分辨率。

现在，研究人员开发了一种解决这个问题的不同方法。通过3D打印水凝胶，而不是直接打印金属。在加州理工学院Julia R. Greer实验室工作Kai Narita医生成立了一个名为3的家庭D Architech从加州理工学院获得新技术授权的初创公司。研究负责人Max Saccone研究人员必须开发一种不依赖热量创造结构的新方法。”

水凝胶是由不溶于水的柔性聚合物链制成的材料，可用于制作软隐形眼镜等产品。低功率紫外线灯发出的光在液体聚合物中引起化学反应，可诱导聚合物链交联使其变硬。如果这个过程在特定模式下重复，可以形成预期的微观形状。

然后，研究人员向3D将水溶性金属盐(想想盐水)注入打印水凝胶支架，导致金属离子渗入水凝胶，而不仅仅是覆盖其表面。然后，根据具体材料，熔炉的温度可以达到700-1100°C。金属可以保持完整，因为所有金属的熔点都高于水凝胶的燃烧温度。

热量不仅可以去除水凝胶，还可以在水凝胶燃烧时收缩整个结构，使金属结构变薄。通过这个过程和纯金属的使用，团队可以是3D金属合金和多组分金属系统的印刷尺寸约为40微米，不到人类头发宽度的一半。

研究人员Rebecca Gallivan该过程与各种金属兼容，只有在微调过程中的反应阶段，才能为微尺度材料工程创造新的机会。除了开发过程外，该团队还使用铜、镍、银和不同的金属合金打印了3个D结构。

研究人员表示，这种水凝胶灌注增材制造工艺（HIAM）它创造了一种可以环保和前所未有的精度制造金属材料的新方法。