无需熔化的固态金属3D打印沉积技术MELD

2020年10月，南极熊获悉，世界上出现了一种新的金属3D打印技术：无需熔化的固态金属3D打印沉积技术MELD，可在露天环境生产打印。
△视频：无需熔化的固态金属3D打印沉积技术过程

源自美国海军的金属3D打印技术MELD，属于固态过程的金属3D打印，打印过程中材料未达到熔化温度即可进行打印。它有着广泛的应用前景，包括增材制造、涂层应用、组件维修、金属连接、定制金属合金和金属基复合材料坯料和零件制造。

厉害的是，这种金属3D打印技术，可以使用多种材料作为原料，包括金属粉末和棒材！MELD是一项专利的增材制造工艺，基于类似摩擦焊接的工艺，可用于使用现成的固态材料或粉末来构建和修复金属部件。该过程不涉及熔化，并且能够以增材制造完全致密的零件。

作为一种固态工艺，MELD可以生产出具有较低残余应力和全密度的高质量材料和零件，能耗却比传统的工艺要低得多。由于MELDing的打印过程一直是固态，因此它还会生产出不易受气孔、热裂或其他基于熔融技术常见困扰问题影响的材料；单步过程，不需要耗时的后处理，例如热等静压（HIP）或烧结，即可提高沉积材料的质量。

△MELD Manufacturing Corporation首席执行官Nanci Hardwick和生产经理David Smith，打印件直径尺寸达1.85米（6英尺）。

MELD工艺能够用于大规模的金属3D打印零件。前所未有的可扩展性，其巨大飞跃在于，与传统的增材制造工艺不同，MELD不仅限于小型粉末床或昂贵的真空系统；而是开放式工艺，对操作环境或材料表面状况不敏感；环境需求就像机械车间中的传统设备例如CNC和轧机一样，是现实世界工业生产制造的理想选择。

MELD不仅可以制造超大型零件，而且速度还很快，沉积材料的速度至少比基于熔融的金属3D打印工艺快10倍，而且材料限制非常少，从铝、钛、钢到镍基超级合金，都可以使用相同的机器和相同的工艺来制造高质量的材料。

△在露天环境中，使用MELD机进行大型铝结构的金属3D打印，直径达3米


性能更好
MELD工艺将塑性变形或软化的金属“刺激”在一起或进入下面的层。这种搅拌作用会破坏组成金属的单个晶粒。因此，与使用的母体材料相比，MELD打印的产品的“细化”粒度或更小。在金属中，随着晶粒尺寸变小，通常可以具有更高的强度。更高的耐腐蚀性和更高的耐磨性。晶粒尺寸变小，是具有更好机械性能的原因之一。

△Inconel 625是一种镍基超级合金。在MELD工艺之前，平均晶粒尺寸为12微米；MELD之后，平均晶粒尺寸为5微米，强度也更高。MELD沉积的材料不仅看起来很棒，而且还具有达到或超过原有材料的出色机械性能。这意味着“融合”材料将表现出预期的性能，从而突破限制。无论是铝、钛或镍基超级合金，MELD机器都可以一步沉积高质量的材料。
但是，这种技术会有什么样的局限性吗？请留言说出你的想法。

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