液態金屬3D打印入選2024年MIT最具影響力的十大研究
2025年1月2日,近日 MIT News 特別精選了2024年最受關注的 10 大熱點研究項目,分別是:液態金屬 3D 打印、防篡改標簽、與未來的自己對話、將二氧化碳轉化為有用產品、生成式 AI 數據庫工具、逆轉自身免疫性脫發、探索大型語言模型內部機制、降噪絲綢、鍛煉對神經系統的影響、生成式 AI 的世界模型缺陷。

麻省理工學院的研究人員開發了一種增材制造技術,可以使用液態金屬快速打印,在幾分鐘內生產出桌腿和椅子框架等大型部件。他們的技術稱為液態金屬打印 (LMP),涉及沿預定路徑將熔融鋁沉積到微小玻璃珠床中,鋁很快硬化成 3D 結構。

在當今時代,工業與建筑行業對于定制化、大型金屬結構的渴望愈發強烈,傳統制造手段在效率、成本這兩方面暴露出的短板愈發顯著。就拿現有的電弧增材制造等金屬增材制造工藝來講,雖說有能力打造大型組件,可生產過程遲緩,還老是出現結構瑕疵,這就極大地制約了它們被大范圍推廣。鑒于快速產出、大規模量產的急切需求擺在眼前,科研人員正全力探尋全新技術路徑,力求化解傳統工藝里效率和精度難以兼顧的困境。
來自 MIT 的科研小組成功研制出一項名為液態金屬打印(LMP)的創新性增材制造新技術,僅僅幾分鐘,就能將大型金屬物件,像桌腿、椅框之類的,順利打印出來。LMP 技術的運作原理是,把熔融狀態的鋁依照預先設定好的軌跡,灌注到由玻璃珠堆砌而成的基床上,鋁液快速降溫凝固,進而構建出穩固結構,使得制造速率得到飛躍式提升。相關研究數據顯示,和傳統制造辦法相比,該技術的打印速度快了足足 10 倍,并且能耗還更低。
雖說 LMP 技術在分辨率上做了些許讓步,但其在建筑、施工以及工業設計等諸多領域,潛藏著不容小覷的發展前景。畢竟這些領域里的大型構造,一般對超高分辨率并沒有嚴苛要求,所以這種高效能的制造模式反倒與之更為適配。不僅如此,LMP 技術還有個突出優勢,那就是能夠運用回收來的金屬當作生產原料,如此既能大幅度削減成本,又能增強對環境的友好程度。
在實驗環節,科研團隊成功打印出椅子、桌子的鋁制框架,這些部件質地堅實、經久耐用,后續開展機械加工毫無壓力。他們還示范了怎樣把 LMP 技術產出的低分辨率部件與別的材料巧妙融合,進而制作出兼具實用性的家具。研究人員想出一招,在打印床內填充直徑 100 微米的玻璃珠,一舉攻克了熔融金屬冷卻期間的穩定性難題,與此同時,借助數值模型對沉積流程加以預判,使得打印的精準度與可靠程度都得到顯著改善。
即便取得了這般亮眼的成績,可這項技術依然存在進步空間,諸如提升噴嘴加熱的均衡性,強化對熔融金屬流量的把控水準。科研團隊已經擬定計劃,要對設備構造加以優化,力求讓 LMP 技術成長為一種值得信賴的得力工具,專門用于熔化回收鋁,進而打造出構造繁雜的部件。有業內權威專家點評道,LMP 技術在快速生產和實現幾何結構復雜程度這兩者之間,尋覓到了理想的平衡點,未來極有可能在金屬制造行業掀起一場具有顛覆性的變革浪潮。
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