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Skoltech的研究人员已经设计出一种3d打印金属泡沫的方法。这些材料用于净化石油和天然气的过滤器，用于有效冷却空调系统热部件的散热器，以及用于管理汽车，飞机，火箭和其他车辆和工业环境中的噪音和振动的绝缘材料。
该技术在《多孔材料杂志》上被描述为节省原材料、电力和时间，并降低费用。它甚至可以微调孔密度和大小，以改变它们在制造部件的一个点到另一个点，以细致地控制材料的性能。
金属泡沫是一类看起来像金属制成的坚硬海绵的材料，具有技术上吸引人的特性。它们重量轻，多孔，抗压强度高。除其他用途外，它们还用于过滤原油和天然气中的杂质。这种材料在隔音和减振方面也有很好的作用，例如将船舶的机舱封闭起来。泡沫中的孔隙意味着它具有非常高的单位体积表面积。因此，它可以作为一种非常高科技的冷却鳍的替代品-表面延伸元件，从管道或其他热金属部件中带走热量，熟悉的房间加热散热器。
传统上，制造金属泡沫有两种方法:金属粉末热压和用惰性气泡对熔融金属进行发泡。现在，由斯科尔特材料公司的助理教授Stanislav Evlashin——这项研究的首席研究员——领导的斯科尔特研究小组提出了一种有希望的替代传统方法的方法，使这一过程更有效，更可定制。
该研究的第一作者，Skoltech材料公司的高级工程师Oleg Dubinin解释了研究团队所谓的直接金属泡沫打印(DMFP)的基本前提:“基本上，我们已经采用了一种称为直接能量沉积的3D打印技术，这种技术通常用于打印固体金属部件和沉积涂层，金属泡沫。我们已经在钛、铝和一种铝青铜合金上证明了这一点，但在其他金属和合金上的实验将紧随其后。重要的是，不需要修改硬件，因此只需调整某些软件参数，我们就可以扩展3D打印的范围。”
印刷的工作原理大致如下。机器将惰性气体流中的金属粉末送入激光辐射加热粉末颗粒表面的区域，使它们相互融合并与基材融合，从而形成金属泡沫。与传统的直接能量沉积工艺的关键区别是激光功率低得多，粉末进料速度可调。这些参数和其他一些参数的适当组合使得在传统的DED 3D打印机上打印金属泡沫产品成为可能。
研究表明，与传统的金属泡沫制造方法相比，直接印刷在成本和效率方面具有许多优势。
传统技术将制造过程分为两个阶段。根据使用的方法，你要么需要制作铸锭，然后用机器加工成型，要么需要制作一个模具，然后在其中铸造或按压零件。在任何情况下，这些额外的阶段消耗额外的时间和原材料。使用直接金属泡沫打印，制造过程中不需要工具，也不会因为后处理而丢失金属屑，而且除了3D打印机本身之外，不需要使用其他机器来完成整个过程，这也降低了生产成本。
能量效率也很高，因为所需的激光功率非常低——比直接沉积固体金属部件低约20倍。
另一个优点与泡沫中打开的孔的比例有关。3D打印可以实现接近100%的开放孔隙率，这对于过滤和热管理至关重要。封闭的孔隙不允许液体或气体通过，因此它们无助于过滤。它们也不鼓励以散热为目的的热传递。
与传统方法不同的是，直接金属泡沫打印可以实现对正在制造的金属部件的孔径和孔密度变化的前所未有的控制。例如，一个人可能会制造一个过滤器，逐渐从大到小的毛孔，负责不同种类的杂质。
甚至材料的化学成分也可以以类似的方式变化。例如，用于从暴露在极高温度下的管子中吸取热量的泡沫可能是由钛制成的，在它接触管子的地方可以承受恶劣的环境。但是当它远离管子时，构成金属泡沫的合金可能会改变其成分，转而支持铝。这种金属具有更好的导热性，更适合向环境释放热量。
更多信息:O. N. Dubinin等，具有定义孔隙率的金属泡沫3D打印的有前途的方法，Journal of Porous Materials(2023)。引文:新方法3d打印金属泡沫，用于更便宜的机油过滤器，隔音(2023,4月26日)2023年4月27日检索自https://techxplore.com/news/2023-04-method-3d-prints-metal-foam-cheaper.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
