選擇性激光燒結(jié)金屬3D打印機(jī)

密歇根理工大學(xué)多產(chǎn)工程師Joshua Pearce一直致力于開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的金屬3D打印技術(shù)。該項(xiàng)目涉及到一個(gè)數(shù)控路由器套件和一個(gè)金屬惰性氣體（MIG）焊機(jī)，以創(chuàng)建一個(gè)低成本的GMAW金屬3D打印機(jī)。

在Pearce和他的同事最近發(fā)表的一篇論文中，工程師詳細(xì)介紹了新型金屬3D打印過程的可能應(yīng)用。它們包括通過3D打印金屬特征來固定受損部件，利用基板創(chuàng)建部件，3D打印高分辨率物體，生成近凈組件，并用聚合物和3D打印鋼的組合來制造“集成產(chǎn)品”。

金屬3D打印機(jī)本身基于一種開源設(shè)計(jì)，據(jù)稱受到了Rostock delta RepRap打印機(jī)的啟發(fā)，只有其集成了基于氣體金屬電弧焊（GMAW）的打印頭，才能實(shí)現(xiàn)金屬3D打印。據(jù)報(bào)道，開源金屬3D打印機(jī)的價(jià)格可低至1200美元。

這種創(chuàng)新型打印機(jī)的制造使用焊接填充焊絲作為材料，比工業(yè)品質(zhì)的金屬粉末更容易獲得。盡管該打印機(jī)與基于激光的金屬AM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)并不完全一致，但Pearce和他的同事們表示，它表現(xiàn)出“層間良好的粘合性”，適用于多種應(yīng)用。

重要的是，它的低成本特性可以讓小企業(yè)、制造商和其他人更容易獲得?！笆袌?chǎng)上的大多數(shù)金屬3D打印機(jī)都是用于高端應(yīng)用的，造價(jià)非常昂貴，并使用相對(duì)危險(xiǎn)的細(xì)金屬粉末，”Michigan Tech的研究報(bào)告中寫道?！坝捎诔杀竞图夹g(shù)的共同性，中小型企業(yè)（SME）、fablabs和個(gè)人制造商對(duì)使用金屬3D打印技術(shù)制造金屬原型和最終產(chǎn)品的能力感興趣?！?/p>

考慮到與SME相關(guān)的應(yīng)用，Pearce和他的團(tuán)隊(duì)開始測(cè)試他們的GMAW金屬3D打印機(jī)，以實(shí)現(xiàn)五種不同用途（如上所列）。3D打印的第一個(gè)應(yīng)用是金屬特征來固定現(xiàn)有零件，支撐被3D打印到基材上。

對(duì)于第二種應(yīng)用，機(jī)器用于3D打印金屬部件和基板。在它的例子中，研究小組將一個(gè)圓柱體3D打印到基底上以創(chuàng)建一個(gè)鋤頭：“基底被切割成鋤頭形狀并在打印圓柱體對(duì)面的邊緣磨尖。木頭或使用聚合物3D打印的棍子可以用作鋤頭的手柄。能夠在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村社區(qū)生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品被認(rèn)為是合適的技術(shù)，可以促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

為了展示3D打印機(jī)創(chuàng)建高分辨率模型的能力，研究人員增加制造了金屬鑿子模型和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室支撐環(huán)模型。這顯示出比以前版本的GMAW 3D打印機(jī)可提供的更高的分辨率，并且在使用之前只需最少量的加工。

第四個(gè)應(yīng)用是生成一個(gè)近凈形狀的零件，包括生產(chǎn)可定制的馬蹄鐵組成。這部分需要加工?！　∽詈螅芯繄F(tuán)隊(duì)展示了通過結(jié)合聚合物和金屬3D打印來制造集成產(chǎn)品的能力。在這個(gè)例子中，斧頭是使用開源打印機(jī)由鋼材3D打印的，其手柄是用尼龍打印的。

正如研究人員所解釋的那樣：“像這樣的組合過程可以用來遠(yuǎn)程制造在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家很有用的類似開源工具，如錘子或其他手工工具。”

最終，Pearce和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明，他們的低成本的開源金屬3D打印技術(shù)已經(jīng)足夠應(yīng)用于各種應(yīng)用。他們說：“金屬產(chǎn)品和零件可以使用這種技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)建，而低成本和開源優(yōu)勢(shì)使得每個(gè)人都可以使用它們。這也讓用戶能夠靈活地定制用于其他用途的硬件和軟件。”

值得注意的是，研究人員認(rèn)為，他們的金屬3D打印機(jī)可以部署到世界各地的發(fā)展中國(guó)家，并鼓勵(lì)可持續(xù)的制造和開發(fā)。

密歇根理工大學(xué)多產(chǎn)工程師Joshua Pearce一直致力于開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的金屬3D打印技術(shù)。該項(xiàng)目涉及到一個(gè)數(shù)控路由器套件和一個(gè)金屬惰性氣體（MIG）焊機(jī)，以創(chuàng)建一個(gè)低成本的GMAW金屬3D打印機(jī)。

在Pearce和他的同事最近發(fā)表的一篇論文中，工程師詳細(xì)介紹了新型金屬3D打印過程的可能應(yīng)用。它們包括通過3D打印金屬特征來固定受損部件，利用基板創(chuàng)建部件，3D打印高分辨率物體，生成近凈組件，并用聚合物和3D打印鋼的組合來制造“集成產(chǎn)品”。

金屬3D打印機(jī)本身基于一種開源設(shè)計(jì)，據(jù)稱受到了Rostock delta RepRap打印機(jī)的啟發(fā)，只有其集成了基于氣體金屬電弧焊（GMAW）的打印頭，才能實(shí)現(xiàn)金屬3D打印。據(jù)報(bào)道，開源金屬3D打印機(jī)的價(jià)格可低至1200美元。

這種創(chuàng)新型打印機(jī)的制造使用焊接填充焊絲作為材料，比工業(yè)品質(zhì)的金屬粉末更容易獲得。盡管該打印機(jī)與基于激光的金屬AM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)并不完全一致，但Pearce和他的同事們表示，它表現(xiàn)出“層間良好的粘合性”，適用于多種應(yīng)用。

重要的是，它的低成本特性可以讓小企業(yè)、制造商和其他人更容易獲得。

“市場(chǎng)上的大多數(shù)金屬3D打印機(jī)都是用于高端應(yīng)用的，造價(jià)非常昂貴，并使用相對(duì)危險(xiǎn)的細(xì)金屬粉末，”Michigan Tech的研究報(bào)告中寫道?！坝捎诔杀竞图夹g(shù)的共同性，中小型企業(yè)（SME）、fablabs和個(gè)人制造商對(duì)使用金屬3D打印技術(shù)制造金屬原型和最終產(chǎn)品的能力感興趣?！?/p>

考慮到與SME相關(guān)的應(yīng)用，Pearce和他的團(tuán)隊(duì)開始測(cè)試他們的GMAW金屬3D打印機(jī)，以實(shí)現(xiàn)五種不同用途（如上所列）。3D打印的第一個(gè)應(yīng)用是金屬特征來固定現(xiàn)有零件，支撐被3D打印到基材上。

對(duì)于第二種應(yīng)用，機(jī)器用于3D打印金屬部件和基板。在它的例子中，研究小組將一個(gè)圓柱體3D打印到基底上以創(chuàng)建一個(gè)鋤頭：“基底被切割成鋤頭形狀并在打印圓柱體對(duì)面的邊緣磨尖。木頭或使用聚合物3D打印的棍子可以用作鋤頭的手柄。能夠在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村社區(qū)生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品被認(rèn)為是合適的技術(shù)，可以促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

為了展示3D打印機(jī)創(chuàng)建高分辨率模型的能力，研究人員增加制造了金屬鑿子模型和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室支撐環(huán)模型。這顯示出比以前版本的GMAW 3D打印機(jī)可提供的更高的分辨率，并且在使用之前只需最少量的加工。

第四個(gè)應(yīng)用是生成一個(gè)近凈形狀的零件，包括生產(chǎn)可定制的馬蹄鐵組成。這部分需要加工。

最后，研究團(tuán)隊(duì)展示了通過結(jié)合聚合物和金屬3D打印來制造集成產(chǎn)品的能力。在這個(gè)例子中，斧頭是使用開源打印機(jī)由鋼材3D打印的，其手柄是用尼龍打印的。

正如研究人員所解釋的那樣：“像這樣的組合過程可以用來遠(yuǎn)程制造在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家很有用的類似開源工具，如錘子或其他手工工具?！?/p>

最終，Pearce和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明，他們的低成本的開源金屬3D打印技術(shù)已經(jīng)足夠應(yīng)用于各種應(yīng)用。他們說：“金屬產(chǎn)品和零件可以使用這種技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)建，而低成本和開源優(yōu)勢(shì)使得每個(gè)人都可以使用它們。這也讓用戶能夠靈活地定制用于其他用途的硬件和軟件。”

值得注意的是，研究人員認(rèn)為，他們的金屬3D打印機(jī)可以部署到世界各地的發(fā)展中國(guó)家，并鼓勵(lì)可持續(xù)的制造和開發(fā)。

感興趣的用戶可以點(diǎn)擊這里閱讀完整論文，標(biāo)題為“基于開源GMAW 金屬3D打印機(jī)的應(yīng)用”。