3D 打印领域刚刚迎来了属于它的“高能搅拌机”。
美国国家标准与技术研究院(NIST)的科学家通过重写打印机控制软件,利用“回环激光(Looping Lasers)”在微观熔池里疯狂搅拌,首次实现了在 3D 打印过程中直接“现调”出极难合成的高熵合金(HEAs),解决了一个困扰冶金界多年的顶级难题。
传统的金属 3D 打印(激光粉末床熔融),不同金属根本来不及均匀混合就冷却了,所以很难将它们真正熔合到一起。而回环激光走位则通过在超微观熔池中制造出了剧烈的流体扰动,强行把即将分离的金属元素“ whisk(打匀)”在一起。这种逻辑用外部动力学干扰战胜了金属的热力学分离本能,迫使它们在冷却前必须保持原子级的均匀混合。
为了看清楚金属在里面到底有没有拌匀,团队把打印机搬进了阿贡国家实验室的先进光子源(APS)——一个体育场大小的同步辐射装置。利用比牙医 X 光亮 5000 亿倍的超强 X 射线穿透金属,通过X 射线衍射(XRD)捕捉光子轰击原子后的散射图案。这让研究人员得以在百分之一秒的间隙内,实时看清金属原子是如何排列、重组并凝固的,为“极速冶金”提供了终极的物理证据。
目前的 3D 打印,一种合金粉末只能打一种零件。想要 10 种合金,就得买 10 种昂贵的预混粉末。
而这项技术,则有望让未来 3D 打印机可能只需要几种基础的纯金属元素粉末,通过控制激光的搅拌轨迹和配比,就能像彩色打印机混合 CMYK 四色墨水一样,在打印枪口下“即时合成”任何想要的合金。甚至可以在同一个零件(如喷气发动机叶片)的不同部位实现成分的渐变,中间不需要任何焊接,彻底消除了物理结构上的致命弱点。
可以说,具备极大的想象空间,让我们一起期待一下。


