近日出現(xiàn)的一種全新的金屬打印工藝——選擇性抑制燒結(jié)（SIS，Selective Inhibition Sintering）技術(shù)。這一技術(shù)是由南加州大學(xué)的Behrokh Khoshnevis博士和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的，基本上是與選擇性激光燒結(jié)（SLS）以及其他形式的金屬打印技術(shù)反其道而行之。

選擇性抑制燒結(jié)設(shè)備

    SIS的設(shè)計(jì)思路相當(dāng)創(chuàng)新。這種技術(shù)并不依賴激光器逐層熔化金屬合金，而是在金屬還沒(méi)融化的時(shí)候就使其成型。 讓我們來(lái)解釋一下：

    如果采用這種新技術(shù)，一臺(tái)機(jī)器首先在打印床上鋪上一層金屬粉末。然后，使用商用的壓電打印頭沉積一種液體溶液，這種溶液起抑制劑的作用，阻止它所噴到的金屬粉末被加熱后融化。

    這種打印頭，更類似于噴墨打印機(jī)中的打印頭，會(huì)根據(jù)CAD文件在指定的區(qū)域邊界噴灑溶液（注意，邊界內(nèi)部的區(qū)域不噴），使被噴到的金屬粉末粘結(jié)在一起并硬化，然后機(jī)器逐層重復(fù)此類操作，生成指定的3D對(duì)象，而這個(gè)3D對(duì)象只是一個(gè)由抑制劑粘結(jié)而成的外殼，里面充滿了金屬粉末。

    實(shí)際上，它基本上變成了一個(gè)充滿了金屬粉末的模具。然后將其送入高溫環(huán)境熔化，最終生成一個(gè)帶有抑制劑外殼的固體金屬對(duì)象，而這種抑制劑外殼很容易去除。至此，一個(gè)金屬材料的3D打印對(duì)象完成。

    由于這種技術(shù)不使用昂貴的激光或電子束發(fā)生器，只需要一個(gè)能噴灑液態(tài)抑制劑的PLE打印頭，因此制造成本與現(xiàn)有的金屬3D打印機(jī)相比一下子下降了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 此外，打印的速度也變得更快，因?yàn)闄C(jī)器需要打印的只是3D對(duì)象的一層表皮，內(nèi)部并不涉及。

使用SIS技術(shù)3D打印的金屬扳手

    研究人員開發(fā)的抑制劑材料中包含了蔗糖，這是一種可溶解于水的有機(jī)表面活性劑。研究團(tuán)隊(duì)使用的金屬粉末則是一種青銅合金?？傮w來(lái)說(shuō)，3D打印效果已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)，但仍有很大的提升空間，尤其是涉及該工藝的一些軟硬件。此外，打印的部件會(huì)有一些收縮的現(xiàn)象，以及液體狀態(tài)的抑制劑的“過(guò)度滲透”現(xiàn)象，這些都可以通過(guò)進(jìn)一步的研究找到解決的辦法。

左邊為CAD模型的效果圖，右邊為使用SIS技術(shù)打印出來(lái)的金屬部件

    該項(xiàng)目的研究資金由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提供，由南加州大學(xué)的CRAFT實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)從事研發(fā)。