近日,來(lái)自荷蘭特溫特大學(xué)的科學(xué)家們?cè)凇禔dvanced Materials》雜志上發(fā)表了一篇題為《概述通過(guò)激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移的純金屬3D打印(Toward 3D Printing of Pure metals by Laser-Induced Forward Transfer)》,該論文介紹了一種全新的金屬打印方法——激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移(LIFT)技術(shù),該技術(shù)無(wú)需金屬粉末,其功能原理與我們之前見過(guò)的各種金屬3D打印技術(shù)都不相同。
該項(xiàng)目的研究人員包括Claas Willem Visser、Ralph Pohl、Chao Sun、Gert-Willem Römer、Bert Huis in‘t Veld和Detlef Lohse,他們都來(lái)自荷蘭特溫特大學(xué)科學(xué)技術(shù)中心流體物理組。他們認(rèn)識(shí)到,在大多數(shù)情況下,金屬打印一直被限制在具有較低熔點(diǎn)的材料上。到目前位置,利用現(xiàn)有技術(shù),要3D打印像銅或黃金這樣的金屬,要么非常困難,要么極端昂貴。
LIFT技術(shù)是一種已有的技術(shù),主要利用高能脈沖激光和附在在透明基片上的金屬膜。該激光脈沖被聚焦到金屬薄膜上使其液化。 當(dāng)激光的熱量在與金屬膜接觸時(shí),會(huì)使金屬迅速加熱和并發(fā)生相變。而這種相變則提供了必要的推力以快速推送已經(jīng)液化的金屬轉(zhuǎn)移沉積到一個(gè)接收基片或者下面的構(gòu)建平臺(tái)上。
使用這種工藝,研究人員能夠以銅和金為原材料逐層構(gòu)建出一個(gè)非常微小的塔。這個(gè)塔到底有多么小?據(jù)研究人員稱,這個(gè)塔有2毫米高,直徑僅為5微米。
研究人員在使用LIFT技術(shù)進(jìn)行打印時(shí),需要解決兩個(gè)主要的問(wèn)題,為此他們總結(jié)道:
“使用LIFT技術(shù)的3D金屬打印一直局限于低寬高比的柱子,也許這是因?yàn)橹辽儆袃蓚€(gè)很具挑戰(zhàn)性的要求必須要同時(shí)滿足。首先,堆疊滴之間良好的附著力是必需的,但沉積的液滴通常固化成球形或圓環(huán)形狀。這不可避免地在逐滴堆疊時(shí)導(dǎo)致了孔隙率和每滴之間的接觸面有限;第二個(gè)要求是單滴的著陸位置被限制在先前沉積的滴液的沖擊區(qū)域。這是不容易達(dá)到的,因?yàn)?D打印一般需要比較大的供給-接收距離,但可以通過(guò)窄幅的能量密度獲得。”
研究人員能夠通過(guò)在工藝中使用高能激光來(lái)滿足第一個(gè)要求。據(jù)了解,在過(guò)去的研究中,使用低功率的激光往往會(huì)導(dǎo)致更小的液體,而且硬化之后更接近球形。而在這次的研究中,研究人員卻使用低能量激光器獲得了具有圓盤型的液滴,從而實(shí)現(xiàn)更好地層堆疊和粘合,并且相當(dāng)于獲得了較低的孔隙率。
研究人員還能夠相當(dāng)精確地控制每一層的沉積。不過(guò)科學(xué)家們?cè)谶@方面仍然有很大的提升空間,因?yàn)橛袔讉€(gè)液滴偏離了他們的預(yù)期目標(biāo)。不過(guò)由于科學(xué)家們制造的目標(biāo)是直徑僅為5微米的對(duì)象,這些誤差還是可以理解的。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。