密歇根理工大学的材料科学与工程副教授JoshuaPearce及其团队致力于开源金属3D打印机的开发已经有一段时间了。尽管距离实现可家用的金属3D打印技术还有一段时间，但他们确实也取得了一些很有趣的技术突破，使得金属3D打印比以往任何时候都经济。他们开发的打印技术能够让您以低至1500美元的成本制造自己的金属3D打印机。



那么，他们的低成本解决方案是什么？那就是气体保护金属极电弧焊（Gasmetalarcwelding）技术。与那些极其昂贵的基激光烧结和熔融技术不同，这种制造技术使用一种气体焊机逐层焊接金属“线材”，并且使用一个开源单片机对其进行控制。从本质上讲，它是将商用气焊机（经常在建筑工地上使用的那种）与RepRap式Delta3D打印架构结合在一起的产物。同时，由于使用焊接技术生成的对象大多分辨率较低而且表面光洁度差，他们就采用直径更小的电极和金属线进行“微型焊接”，从而实现“优异的尺寸控制和更精细的表面光洁度”。



不过这种方法还有一个问题：如何把3D打印的金属物体从金属基板上取下来？一般来说，这通常需要非常昂贵的切削工具。而许多便宜的替代品往往会损害本来就有问题的对象，很可能会使您辛辛苦苦的努力到头来毁于一旦。

幸运的是，Pearce的团队最近开发出一种去除技术，既成本低廉，又能保证3D打印对象的完好无损。据天工社了解，这种后处理方法已经在用ER1100铝材3D打印的对象上证明是成功的。研究团队在最近发表的一篇关于3D打印和增材制造的论文中对这种方法进行了说明，它涉及到用特定的物质涂抹在衬底上，从而确保了铝质的物体与基板之间形成脆性化合物。尽管打印对象与打印床之间的连接比较脆弱，还是需要用户用锤子和凿子敲几下才能让它们之间分开。这不仅会完美保护了打印对象的外观，而且也意味着您不必每次打印后，都要摧毁您的打印床。最后，它还很便宜。



这个工艺的关键是由不同的金属结构之间形成的“金属间相（intermetallicphases）”。这通常是在焊接两种金属（例如，铝和铁）时，由于两者的晶体结构不同，在它们之间形成的脆弱界面，这是工业制造商极力避免的一种现象。但在这里却成了将打印对象与打印床分开的完美解决方案：“这种脆弱的接口使得铝质样品很容易就能从低碳钢基板上移除，不仅可以用搭接剪切的方式分离他们，甚至用锤子和凿子就行。”

含有氧化铝和氮化硼的涂料被证明可以用在这里生成脆弱的连接层。已经知道，这种涂料可用于两种类型的基材：一个是1100纯铝，另一个则是A36低碳钢。



此外，在这些实验中观察到打印基板并没有变形，这意味着它们可以反复使用。“初步实验表明，相同的衬底可以使用数次。氧化铝和氮化硼涂层可刮下、砂磨，或简单地用水洗去以供重复使用。改变了其它金属3D打印技术如激光熔融，每打印一次就要牺牲一个基板的状况。”

这可能意味着，可商用的金属3D打印技术指日可待。但目前尚不清楚研究团队下一步的目标是什么。Pearce过去曾经表示过，他打算在开源的基础上与广大创客群体分享他的成果。“我预计一旦创客群体进入这个领域，就会出现快速进步。我敢保证，一个月之内就会有人会做出一个比我们更好的。”

也许金属3D打印机会成为我们明年的圣诞礼物？

密歇根理工大学的材料科学与工程副教授JoshuaPearce及其团队致力于开源金属3D打印机的开发已经有一段时间了。尽管距离实现可家用的金属3D打印技术还有一段时间，但他们确实也取得了一些很有趣的技术突破，使得金属3D打印比以往任何时候都经济。他们开发的打印技术能够让您以低至1500美元的成本制造自己的金属3D打印机。



那么，他们的低成本解决方案是什么？那就是气体保护金属极电弧焊（Gasmetalarcwelding）技术。与那些极其昂贵的基激光烧结和熔融技术不同，这种制造技术使用一种气体焊机逐层焊接金属“线材”，并且使用一个开源单片机对其进行控制。从本质上讲，它是将商用气焊机（经常在建筑工地上使用的那种）与RepRap式Delta3D打印架构结合在一起的产物。同时，由于使用焊接技术生成的对象大多分辨率较低而且表面光洁度差，他们就采用直径更小的电极和金属线进行“微型焊接”，从而实现“优异的尺寸控制和更精细的表面光洁度”。



不过这种方法还有一个问题：如何把3D打印的金属物体从金属基板上取下来？一般来说，这通常需要非常昂贵的切削工具。而许多便宜的替代品往往会损害本来就有问题的对象，很可能会使您辛辛苦苦的努力到头来毁于一旦。

幸运的是，Pearce的团队最近开发出一种去除技术，既成本低廉，又能保证3D打印对象的完好无损。据天工社了解，这种后处理方法已经在用ER1100铝材3D打印的对象上证明是成功的。研究团队在最近发表的一篇关于3D打印和增材制造的论文中对这种方法进行了说明，它涉及到用特定的物质涂抹在衬底上，从而确保了铝质的物体与基板之间形成脆性化合物。尽管打印对象与打印床之间的连接比较脆弱，还是需要用户用锤子和凿子敲几下才能让它们之间分开。这不仅会完美保护了打印对象的外观，而且也意味着您不必每次打印后，都要摧毁您的打印床。最后，它还很便宜。



这个工艺的关键是由不同的金属结构之间形成的“金属间相（intermetallicphases）”。这通常是在焊接两种金属（例如，铝和铁）时，由于两者的晶体结构不同，在它们之间形成的脆弱界面，这是工业制造商极力避免的一种现象。但在这里却成了将打印对象与打印床分开的完美解决方案：“这种脆弱的接口使得铝质样品很容易就能从低碳钢基板上移除，不仅可以用搭接剪切的方式分离他们，甚至用锤子和凿子就行。”

含有氧化铝和氮化硼的涂料被证明可以用在这里生成脆弱的连接层。已经知道，这种涂料可用于两种类型的基材：一个是1100纯铝，另一个则是A36低碳钢。



此外，在这些实验中观察到打印基板并没有变形，这意味着它们可以反复使用。“初步实验表明，相同的衬底可以使用数次。氧化铝和氮化硼涂层可刮下、砂磨，或简单地用水洗去以供重复使用。改变了其它金属3D打印技术如激光熔融，每打印一次就要牺牲一个基板的状况。”

这可能意味着，可商用的金属3D打印技术指日可待。但目前尚不清楚研究团队下一步的目标是什么。Pearce过去曾经表示过，他打算在开源的基础上与广大创客群体分享他的成果。“我预计一旦创客群体进入这个领域，就会出现快速进步。我敢保证，一个月之内就会有人会做出一个比我们更好的。”

也许金属3D打印机会成为我们明年的圣诞礼物？