2023年1月26日，据资源库了解，麻省理工学院研究人员开发了一种创新的增材制造技术，能够利用液态金属快速打印出大型零件，如桌腿和椅子框架，整个过程仅需几分钟。

使用麻省理工学院的LMP工艺3D打印椅子框架

这项被称为液态金属打印（LMP）的技术，主要是将熔融铝沿预设路径沉积到微小的玻璃珠床上，接着铝会迅速凝固形成3D结构。研究人员指出，LMP技术的打印速度至少是传统金属增材制造工艺的十倍，并且其加热及熔化金属的过程比其他方法更为高效。然而，为了追求速度和规模，这项技术在分辨率方面做出了一定的妥协。

尽管如此，它仍然能够打印出比一般3D打印技术制造的零件更大，且成本更低。例如，在建筑、施工和工业设计等领域中，一些大型结构组件并不需要极为精细的细节，LMP生产的零件便适合这些应用。此外，该技术还能高效利用回收金属或废金属进行快速原型制作。

液态金属将玻璃珠打印到床上

在最近的一项研究中，麻省理工学院的研究人员展示了如何通过打印铝制桌椅框架和零件来演示这一过程。这些框架和零件在打印后具有足够的强度，能够承受后续的加工处理。麻省理工学院建筑系的副教授兼这项研究的资深作者Skylar Tibbits表示：“这是我们对金属制造的一种全新思考方式，它带来了巨大的优势，同时也存在一些局限。但我们的大部分建筑环境——比如周围的桌子、椅子和建筑物——并不需要极其高的分辨率。速度、规模以及可重复性和能源消耗，这些都是重要的考量因素。”

电弧增材制造（WAAM）是在建筑和施工中常见的一种金属打印方法，它也能生产出大型但分辨率较低的结构。但这些材料可能因为打印过程中部分区域需要重新熔化而容易破裂和变形。据悉，LMP技术克服了这些挑战，因为在整个3D打印过程中，金属始终保持熔融状态。

LMP工艺可以打印复杂的几何形状

麻省理工学院的团队已将LMP技术优化，使其特别适合铝的使用。3D打印机通过陶瓷喷嘴将熔融铝高速挤出到玻璃床中。据报道，这种工艺能在几秒钟内打印出大型金属部件，然后熔融铝则在几分钟内冷却并凝固。在此过程中，铝在电炉中被加热至700摄氏度，之所以选择铝，是因为其在建筑领域的广泛应用和易于回收的特性。铝在石墨坩埚中被保持在高温状态后，通过喷嘴打印成型。由于熔融材料是直接注入到颗粒状物质中，LMP 3D打印过程中无需支撑结构，因此可以快速且轻松地制造出大型结构。

在3D打印过程中，LMP喷嘴被推进到玻璃珠粉末中，这意味着用户无法直接观察到熔融铝的沉积。因此，研究团队开发了一种模拟挤压过程的数值模型，用以估算在任何给定时间点沉积的材料量。在这项研究中，研究人员使用他们的LMP技术快速制造出了不同厚度的金属家具框架。这些框架坚固耐用，能够承受铣削和镗孔等加工过程。麻省理工学院的团队还将LMP与这些后处理方法结合起来，成功制造出了全尺寸的3D打印桌椅。

通过调整进给速率，从而改变打印物体的形状

展望未来，该团队希望继续完善这种机器，以便在喷嘴中实现更加一致的加热，防止材料粘附，并更好地控制熔融材料的流动。较大的喷嘴直径可能导致打印不规则，因此仍然存在技术上的挑战。“如果我们能让这台机器成为一个人们可以用来熔化回收铝和打印零件的工具，那将会改变金属制造业的游戏规则，”Tibbits解释道。“目前，它还不够可靠，无法做到这一点，但这正是我们的目标。”

尽管麻省理工学院的研究人员是第一个展示大规模金属增材制造应用潜力的团队，但他们并不是第一个利用LMP 3D打印技术的人。早在2018年，俄勒冈州立大学（OSU）的研究人员就已经利用液态金属打印技术制造出了小型且灵活的3D打印电路。该团队将液态金属合金与镍结合，成功创造出了一种可以直接3D打印到柔性表面上的导电金属浆料，从而制造出两个无需接触就能重叠的完整电路。