他们的技术称为液态金属印刷(LMP)，涉及将熔融铝沿着预定路径沉积到微小玻璃珠床上。铝很快就会硬化成3D结构。

研究人员表示，LMP比同类金属增材制造工艺至少快10倍，而且加热和熔化金属的过程比其他一些方法更有效。

该技术确实为了速度和规模而牺牲了分辨率。虽然它可以以较低的成本打印比通常使用较慢的增材技术制造的部件更大的部件，但它无法实现高分辨率。

例如，用LMP生产的零件适用于建筑、施工和工业设计中的某些应用，其中较大结构的组件通常不需要极其精细的细节。它还可以有效地利用回收金属或废金属进行快速原型制作。

在最近的一项研究中，研究人员通过打印桌椅的铝制框架和零件来演示这一过程，这些框架和零件的强度足以承受印后加工。他们展示了如何将LMP制造的组件与高分辨率工艺和附加材料相结合来制造功能性家具。

“这是我们思考金属制造的一个完全不同的方向，它具有一些巨大的优势。它也有缺点。但我们的大多数建筑世界——我们周围的东西，比如桌子、椅子和建筑物——并不需要非常高分辨率。

“速度和规模，以及可重复性和能耗，都是重要的指标，”建筑系副教授、自组装实验室联合主任SkylarTibbits说，他是一篇介绍LMP的论文的高级作者。

Tibbits与该论文的主要作者ZainKarsanSM'23一起参与了这篇论文，他现在是一名博士。苏黎世联邦理工学院学生;以及KimballKaiserSM'22和研究科学家兼实验室联合主任JaredLaucks。该研究在建筑计算机辅助设计协会会议上发表，并于最近发表在该协会的会议记录中。

显着加速

建筑和建筑中常见的一种金属打印方法称为线弧增材制造(WAAM)，能够生产大型、低分辨率的结构，但这些结构可能容易破裂和翘曲，因为某些部分必须在打印过程中重新熔化。印刷过程。

另一方面，LMP在整个过程中保持材料处于熔融状态，避免了重熔引起的一些结构问题。

借鉴该小组之前关于橡胶快速液体打印的工作，研究人员建造了一台机器，可以熔化铝，容纳熔融金属，并通过喷嘴高速沉积。只需几秒钟即可打印大型零件，然后熔融铝在几分钟内冷却。

“我们的加工速度确实很高，但也很难控制。这或多或少就像打开水龙头一样。你有大量的材料需要熔化，这需要一些时间，但一旦你让它熔化，“就像打开水龙头一样。这使我们能够非常快速地打印这些几何形状，”Karsan解释道。

该团队选择铝是因为它常用于建筑，并且可以廉价且高效地回收利用。

面包大小的铝片被放入电炉中，“这基本上就像一个放大的烤面包机，”卡桑补充道。炉内的金属线圈将金属加热至700°C，略高于铝的660°熔点。

铝在石墨坩埚中保持高温，然后熔融材料通过陶瓷喷嘴沿预设路径通过重力送入打印床。他们发现，可以熔化的铝量越大，打印机的速度就越快。

“熔化的铝会摧毁其路径上的几乎所有东西。我们从不锈钢喷嘴开始，然后转向钛，最后才使用陶瓷。但即使是陶瓷喷嘴也可能堵塞，因为喷嘴尖端的加热并不总是完全均匀，”卡桑说。

通过将熔融材料直接注入颗粒状物质中，研究人员无需打印支撑物来支撑铝结构成型。