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增材制造（additive manufacturing）是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D 打印等多种称谓。 目前，应用于 3D 打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢、铁粉、铝粉和铝合金等少数几种，此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属材料。其中，铝合金应用在 3D 打印中优势在于其熔点低、密度低、可强化，并且可塑性好，易加工。但是，这种材料的缺陷在于，其化学活性高，导致加工安全性低；强度低，机械性能不佳。 最近，美国 HRL 实验室（The Harvard Robotics Laboratory）取得了突破进展，研究人员们开发了一种 3D 打印高强度铝合金（包括典型的 AI7075 和 AI6061 ）的技术。 图丨凭借该项新技术，美国 HRL 实验室站在了金属增材制造（用于研究、工业和防护等）的前列。（来源：HRL 实验室的 M. Durant ） Hunter Martin 和 Brennan Yahata 是该研究团队的共同领导人，他们都是 HRL 实验室的工程师、加州大学的博士。Hunter Martin 表示，“我们利用 21 世纪的机器，基于 70 年前的成核理论，解决了 100 年来未能解决的问题。”相关论文9 月 21 日发表在《自然》期刊上。 增材制造金属通常是利用合金粉末作为原料，经过激光或者其他直接加热光源加热，使其熔化然后凝固成薄层，逐层打印。一般而言，如果是高强度不可焊接的铝合金，比如 Al7075 或者 AL6061，“打印”得到的产品会出现严重的热裂纹，这些裂纹可能使金属像薄饼干一样可能被扯断。 HRL 实验室利用纳米颗粒功能化方法解决了这个问题，即利用特定的纳米颗粒修饰高强度不可焊接的合金粉末。经修饰的粉末装入 3D 打印机，它可以将粉末分层，然后通过激光熔化每一层，最终制造出三维物体。在熔化和固化的过程中，纳米颗粒的角色就是合金微观结构的成核位置，从而预防热裂纹的出现并完整地保留合金强度。 图丨修饰的粉末装入 3D 打印机，它可以将粉末分层，然后通过激光熔化每一层，最终制造出三维物体。（来源：HRL 实验室的 B. Ferguson） |
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