固態(tài)金屬3D打印專(zhuān)家Fabrisonic利用其專(zhuān)利的超聲增材制造（UAM）工藝成功地將不同的非晶態(tài)合金融合到多金屬覆層中。作為NASA SBIR研究的一部分，該公司部署了超聲波能量而不是傳統(tǒng)的基于激光的3D打印方法來(lái)組合不同的耐腐蝕合金。利用其專(zhuān)有的制造技術(shù)，F(xiàn)abrisonic能夠?qū)⒔饘龠B接到晶體襯底上，而不會(huì)破壞其任何有益特性。

所得的金屬混合物具有與普通結(jié)晶合金相比更高的強(qiáng)度和耐腐蝕性能，這可能使其非常適合于航空航天工業(yè)中未來(lái)的熔覆應(yīng)用。

作為NASA項(xiàng)目的一部分，F(xiàn)abrisonic已將其獲得專(zhuān)利的UAM生產(chǎn)方法部署到3D打印多材料包層中。

圖片來(lái)自Fabrisonic。

Fabrisonic的超聲波增材制造技術(shù)

Fabrisonic的UAM技術(shù)是一種混合金屬3D打印工藝，可將一系列金屬帶超聲焊接成3D形狀。該方法在低溫下運(yùn)行，這使得異種材料（例如電子產(chǎn)品）可以嵌入金屬合金結(jié)構(gòu)中。隨著金屬物體的堆積，CNC機(jī)器也可以用于精加工其內(nèi)表面和外表面，與傳統(tǒng)的金屬3D打印工藝相比，用戶(hù)可以創(chuàng)建更詳細(xì)的形狀。自該公司于2017年為其UAM打印技術(shù)申請(qǐng)專(zhuān)利以來(lái)，它一直在發(fā)布其SonicLayer 1200設(shè)備，該設(shè)備也具有其UAM技術(shù)。

為了尋找獲得專(zhuān)利的3D打印技術(shù)的新應(yīng)用，F(xiàn)abrisonic近年來(lái)與許多美國(guó)政府研究機(jī)構(gòu)建立了合作伙伴關(guān)系。該公司與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）合作，將UAM部署到ORNL的高通量同位素反應(yīng)堆（HFIR）的3D打印控制板上。

Fabrisonic還與NASA建立了密切的關(guān)系，他們共同開(kāi)發(fā)的3D打印熱交換器設(shè)備于2018年通過(guò)了航天質(zhì)量控制測(cè)試。最近，該公司與光學(xué)傳感器專(zhuān)家Luna Innovations合作為NASA制作了傳感器。該計(jì)劃旨在為Stennis航天中心的火箭試驗(yàn)臺(tái)收集低溫燃料管的數(shù)據(jù)。

在NASA和Fabrisonic的最新合作中，后者進(jìn)一步發(fā)展了其UAM工藝，以印刷復(fù)合金屬覆層，該覆層將來(lái)可能在航空航天中得到應(yīng)用。

Fabrisonic曾與NASA合作開(kāi)展過(guò)先前的項(xiàng)目，包括生產(chǎn)3D打印熱交換器（如圖）。圖片來(lái)自Fabrisonic。

更好地利用非晶態(tài)金屬

非晶態(tài)金屬或塊狀金屬玻璃（BMG）是通過(guò)快速冷卻合金而繞過(guò)凝固的結(jié)晶階段而形成的。結(jié)果，該材料具有獨(dú)特的無(wú)序結(jié)構(gòu)，與常規(guī)的結(jié)晶合金相比，它們具有更高的強(qiáng)度。

BMG還可以比其他金屬承受更大的可逆變形，并且它們?nèi)狈﹂L(zhǎng)周期周期性，因此也更耐腐蝕。盡管無(wú)定形金屬顯然具有有利的制造特征，但先前已證明它們很難與其他材料結(jié)合并難以印刷在較厚的層中。

Fabrisonic與美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的合作伙伴L(zhǎng)M Group Holdings（LMGH）合作，試圖通過(guò)使用其UAM 3D打印工藝將非晶態(tài)金屬與其他合金融合來(lái)克服這些限制。該公司通過(guò)加入幾種不同的非晶態(tài)合金并研究反應(yīng)以更好地了解其界面成分，證明了該工藝的可行性。

Fabrisonic的UAM工藝（如圖所示）允許將不同的金屬組合在一起，而不會(huì)失去其任何耐腐蝕性能。

圖片來(lái)自Fabrisonic。

在測(cè)試過(guò)程中，研究小組發(fā)現(xiàn)UAM的低溫使異種金屬合金的結(jié)合幾乎沒(méi)有金屬間形成，而且沒(méi)有降低其高強(qiáng)度特性。兩家公司還發(fā)現(xiàn)，可以使用多次通過(guò)來(lái)添加更多的金屬，這反過(guò)來(lái)又使結(jié)構(gòu)的厚度可以根據(jù)最終用途進(jìn)行定制。據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解，低延展性通常是現(xiàn)有結(jié)晶合金的一個(gè)問(wèn)題，但是考慮到UAM與多種材料兼容，它可以將更多的易延展金屬添加到混合物中。同樣，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)將BMG限于特定的幾何形狀，但是評(píng)估表明，現(xiàn)在可以使用UAM以更低的成本實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的3D形狀。

總體而言，在NASA開(kāi)發(fā)計(jì)劃的第一階段中，合作伙伴設(shè)法合并了諸如鋁，鈦和鋼之類(lèi)的結(jié)晶金屬，產(chǎn)生的壁厚為1mm的零件。將來(lái)，可以將3D打印技術(shù)部署在用于重型設(shè)備或絕緣油氣管道的層壓板的創(chuàng)建中。

點(diǎn)評(píng)： LMGH和Fabrisonic可以提供比當(dāng)前最先進(jìn)技術(shù)先進(jìn)一代的產(chǎn)品和服務(wù)。在基材保護(hù)，使用壽命延長(zhǎng)和應(yīng)用效率提高方面的顯著優(yōu)勢(shì)。

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