很多3D打印愛好者可能會對金屬3D打印技術,比如選擇性激光熔化(SLM)或者直接金屬激光燒結(DMLS)等,至少有個基本的了解。但是有一種特殊的金屬3D打印技術知道的身就不多了,那就是超聲波增材制造(UAM)技術。2011年,來自美國俄亥俄州的3D打印公司Fabrisonic在這一領域處于領先地位,該技術主要通過超聲波來實現金屬箔層的融合。Fabrisonic公司控制的9項專利涵蓋了UAM工藝的各個方面。
據了解,UAM的出現實際上早于這家只有4年歷史的公司,早在1999年Dawn White就發明了這項技術并申請了相應的專利。不過隨后White的專利經過多次轉手,到如今Fabrisonic成了UAM技術的唯一擁有者。這種固態3D打印技術可以實現具有完全密度的真正冶金結合,并可以用于多種金屬材料,比如鋁、銅、不銹鋼、鈦等等。
使用這種3D打印技術,Fabrisonic可以用一系列連續的金屬箔帶生成實體對象,從而制造出金屬零部件。它的基本過程類似于3D打印方法,都是先通過CAD模型來構造一個詳細的3D對象,然后通過一系列的機械操作將其打造出來。首先,操作人員需要將基板固定在機器的砧座上,然后將箔帶拉到焊接角的下方,由后者向下施加壓力,與此同時,一組超聲波換能器將特殊的超聲波震動也施加到這些金屬箔片上。
在機械壓力和超聲波力的作用下,該箔片會跟構建板貼合在一起。該機器會重復這一過程,直到整個區域都被多層金屬鉑覆蓋,之后再用CNC銑床用來除去過量箔和實現該層所希望的形狀。這種超聲波焊接、銑的過程會重復進行,先在每層一條條地排列箔帶,然后再在垂直方向上一層層堆疊,直到完成完整的3D對象。每層之間箔帶的排列必需錯開以使接縫不止于重疊,這就消除了結構中的任何潛在弱點。
由上面的介紹可見,UAM是真正的增材和減材制造方法的組合。箔帶的鋪設和超聲波焊接是一種增材工藝,而另一方面使用CNC設備切割出3D對象的確切幾何形狀,又用的是減材方法。
每年,Fabrisonic公司都會舉行UAM技術研討會中,匯聚這方面的研究人員進行交流。今年的研討會是2015年7月29日在Fabrisonic公司的總部舉行的。
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