從髖關節、膝關節到復雜的發動機燃油噴嘴，金屬增材制造——涉及到激光器和金屬粉末的一種3D打印方式——能夠制造出傳統工藝無論是時間、成本、還是幾何復雜性上都不能匹敵的零部件。

日前，來自密蘇里科技大學（Missouri University of Science and Technology）的一群研究人員正在與霍尼韋爾聯邦制造&技術（Honeywell Federal Manufacturing & Technologies）公司合作對基于金屬粉末床的選擇性激光熔融（SLM）技術進行材料分析。密蘇里科技大學智能系統中心主任Ming Leu教授領導了這個項目，參與該項目的還包括該項目的其它7位教授。

所謂的選擇性激光熔融技術，是指用聚焦的激光束，根據CAD模型指定的軌跡逐層快速融化粉末床上的金屬顆粒，并使其凝固成所需的形狀，這種技術可以制造出內部極其復雜的部件。

“該技術的一個主要優點是它能夠最大限度地縮短產品制造時間。”Leu教授說：“相對于傳統方法，它有很大的優勢。使用金屬增材制造，您可以制造出那些具有非常復雜幾何特征和內部結構的零部件。這種零部件使用傳統方法是無法完成的。”

使用霍尼韋爾為此合作項目購買并安裝在Toomey Hall的設備，Leu和他的同事們有四個研究目標：預測3D打印金屬部件的屬性、控制微觀結構以實現所需的屬性、使粉末的重復使用達到最大化、增加產品可持續性。

據了解，這個為期五年的項目總共獲得了650萬美元的資金支持，其中500萬美元為人員開支和其他費用，還有150萬美元為霍尼韋爾公司購買、租借和放置在密蘇里科技的設備。該項目包括五項任務︰粉末特征描述、材料屬性描述方法、材料性質、溫度對材料屬性的影響、微觀結構和機械性能的控制、以及與增材制造有關的化學。不銹鋼304 L將是他們一開始使用的生成材料。

 “我們將觀察工藝參數如何對制造部件的機械性能產生影響，以及如何控制這些參數達到所需的屬性。”Leu說：“激光功率、光束直徑、橫向移動速度、行間距和層厚度都可以可以影響零部件制造。”此外，化學成分和環境溫度也可以影響零部件屬性，他說。

此外，研究團隊也將研究如何重復使用剩下的粉末以降低原料成本。Leu說，這中間的一個關鍵的問題是，零部件周邊的熱效應可能導致粉末退化或者結塊，使其再次使用時制造的零部件可能不會像最初使用的材料那樣好，其中的后果包括使用重用金屬粉末可能導致零部件強度降低等。

除了密蘇里科技大學的8位教授之外，參與該項目的還包括大約15個研究生、本科生和博士后研究員。