"雙金屬"3D打印出強(qiáng)度更高的金屬物品

不同類型的金屬有不同的質(zhì)量，因此將它們結(jié)合起來可以使物品的性能超過任何一種金屬制成的物品。一種新的技術(shù)現(xiàn)在允許3D打印機(jī)進(jìn)行這種混合，比以往任何時候都更快、更容易。目前，用多種金屬3D打印物體的最常見方法之一是采用一種被稱為線弧增材制造的技術(shù)。

簡而言之，這涉及到利用一個焊接頭來產(chǎn)生一個電弧，使金屬線熔化。熔化的金屬以連續(xù)的層數(shù)沉積，逐步建立起所需的物品。每次在一個打印作業(yè)中需要不同的金屬時，這個過程就必須暫停，以便將一種金屬制成的金屬線換成另一種金屬制成的。

為了簡化這一過程，由Amit Bandyopadhyay教授領(lǐng)導(dǎo)的華盛頓州立大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)了一項新技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了兩個市售的焊接頭，每個焊接頭都裝載了不同金屬的焊絲。

一個焊頭最初將一種金屬以圓形模式沉積，形成一個環(huán)。然后，另一個焊頭沖進(jìn)去，將另一種金屬沉積在該環(huán)內(nèi)，使該結(jié)構(gòu)具有堅實的核心。當(dāng)這兩種金屬繼續(xù)冷卻時，外環(huán)的收縮速度比內(nèi)芯快。這在兩種金屬的界面上產(chǎn)生壓力，將它們結(jié)合在一起。這個過程反復(fù)進(jìn)行，一層又一層，最終形成一個單一的"雙金屬"柱。

到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)創(chuàng)造了雙金屬結(jié)構(gòu)--例如在一個較溫和的鋼外殼中包含一個不銹鋼核心的柱子--其強(qiáng)度比單獨由任何一種金屬制成的同等結(jié)構(gòu)強(qiáng)33%至42%。

人們希望這項技術(shù)最終能夠用于制造產(chǎn)品，如抗扭軸、帶有冷卻核心的航天器部件，周圍有耐熱外殼，甚至是帶有治療性磁芯的人工髖關(guān)節(jié)植入物，并包裹在耐用的鈦中，這些物品不一定要采取圓柱外形。

Bandyopadhyay告訴我們："我們在這項工作中展示的例子是徑向結(jié)構(gòu)，即兩種材料在徑向放置。但是，我們應(yīng)該能夠做出任何可以3D打印的設(shè)計。"

關(guān)于這項研究的論文最近發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。