广岛大学的科学家们设计出一种新颖的方法,用于3D打印工业界使用的最硬工程材料之一。超硬材料对于切削和建筑工具极具吸引力,但其固有的韧性使其难以成功地进行增材制造。面对这一挑战,日本研究人员成功地在增材制造中利用了超硬碳化钨-钴(WC-Co)材料,其关键在于在制造过程中“软化而非完全熔化”材料。此外,研究团队声称,与传统的制造方法相比,这项新的3D打印技术减少了浪费。

广岛大学的博客将WC-Co 3D打印工艺描述为一种“热丝辐照法”。据称,使用这种热丝激光辐照(也称为激光热丝焊接)技术,激光束会软化硬质合金棒材,而不会使其完全熔化并导致晶粒长大,从而构建出增材制造的结构。然后,为了获得最佳效果,在增材层之间插入了一层基于镍合金的中间层。
重要的是,这种“软化而非熔化”的技术意味着最终3D打印出的材料保持了“超过1400 HV的硬度,且未引入任何缺陷或分解”。这一硬度水平仅次于蓝宝石和钻石等超硬材料,对于3D打印成品来说相当惊人。
广岛大学先进科学与工程研究生院的助理教授丸本圭太(Keita Marumoto)表示:“通过软化而非完全熔化来形成金属材料的方法具有新颖性,它不仅有可能应用于本研究所关注的硬质合金,还可能应用于其他材料。”
展望未来,由安部隆史(Takashi Abe)、永森圭吾(Keigo Nagamori)、市川浩(Hiroshi Ichikawa)、西山昭夫(Akio Nishiyama)和山本基道(Motomichi Yamamoto)组成的研究团队,旨在实施各种工艺改进。具体而言,科学家们希望消除在当前工艺中遇到的一些开裂问题,并发展他们的工艺以制造更复杂的形状。
用金属进行3D打印远比用塑料打印更具挑战性,因为金属合金需要极高的温度,并且在加工过程中经历复杂的热循环和相变。



