金属3D打印新突破——选择性抑制烧结技术问世

    在众多的3D打印展会上，我们曾看到部分展台陈列了一些3D打印的金属材质作品，大多为机械零部件，这些作品都是由价格不菲的打印金属合金的3D打印机，成本高，价格昂贵。未来会不会出现经济型金属3D打印机？近日出现一种全新的金属打印工艺——选择性抑制烧结（SIS，Selective InhibitonSintering）技术可能会给出一个肯定答案。尽管目前金属3D打印尚未真正推向市场，但相信在不久的未来，市场将会涌现大批经济型的台式金属3D打印机。

   目前，能够3D打印金属的打印设备市场售价都在50万美元以上，价格不菲，基本上是一些企业无法企及的价格。并且在已开发的这些设备中，多采用焊接与FDM相结合，致使打印出的物品十分粗糙。为此，一种全新的金属打印工艺“选择性抑制烧结技术”，或将改变这一现状。

    选择性抑制烧结技术由南加州大学的Behrokh Khoshnevis博士及其团队开发，基本上是与选择性激光烧结（SLS）以及其他形式的金属打印技术反其道而行之。SIS技术的独特之处在于，其并不依赖激光器逐层熔化金属合金，而是在金属还没融化的时候就使其成型。

       采用SLS技术，一台机器首先在打印床上铺上一层金属粉末；然后，使用商用的压电打印头沉积一种液体溶液，这种溶液起抑制剂的作用，阻止它所喷到的金属粉末被加热后融化。打印头，则类似于喷墨打印机中的打印头，可根据CAD文件在指定的区域边界外部喷洒溶液，被喷到的金属粉末粘结在一起、硬化，之后机器逐层将重复此类操作，直至生成指定的3D对象。当然，此3D对象只是一个由抑制剂粘结而成的外壳，里面充满了金属粉末。

    实际上，可将它看做是一个充满金属粉末的模具，将其送入高温环境熔化，最终生成一个带有抑制剂外壳的固体金属对象，而这种抑制剂外壳很容易去除。最终，一个金属材料的3D打印对象完成。由于SIS技术使用的并非昂贵的激光或电子束发生器，故只需一个能喷洒液态抑制剂的PLE打印头。因此，相比现有的金属3D打印机，制造成本降低很多。此外，由于机器所打印的只是3D对象的一层表皮，其内部并不涉及，因此打印速度也变得更快。

    该研究团队在抑制剂材料中添加了蔗糖，是一种可溶解于水的有机表面活性剂，所使用的金属粉末则是一种青铜合金，综合来看，其3D打印效果还是不错的，但仍有可再提升的空间，尤其是涉及该工艺的一些软硬件。此外，打印的部件会有一些收缩的现象，以及液体状态的抑制剂的“过度渗透”现象，这些都将在后续研究中寻求解决办法。该项目由美国国家科学基金会提供研究资金，由南加州大学的CRAFT实验室的团队从事研发。