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剑桥大学的研究人员开发了一种用于3D打印金属的创新方法，该方法有可能降低制造成本并提高可持续性。这种新技术可以在打印过程中改变金属合金的性能，从而减少后续加工的需要。该方法使用激光作为“微观锤”，在打印过程中硬化和优化金属结构。
这个过程已经使用了数千年，需要用锤子硬化材料，然后用火软化，以使金属具有所需的形状，同时具有柔韧性或强度等物理特性。该研究发布在Natur Communications上，标题为“具有可编程微观结构和性能的合金的增材制造”。
研究小组负责人Matteo Seita博士解释说，该方法可以降低金属打印的成本，从而提高金属制造行业的可持续性。目前，由于对后期生产定制的需求很高，工业用途中3D打印的生产成本相当高。该团队希望在不久的将来绕过炉内低温处理的步骤，这将进一步减少在工程应用中使用3D打印零件之前所需的步骤。
研究人员为3D打印金属开发了一种新的“配方”，该配方允许在熔化过程中通过激光对材料的内部结构进行高度控制。通过控制材料熔化后的凝固方式和过程中产生的热量，可以对最终材料的特性进行编程。研究小组发现，激光可以用作“微观锤”，在3D打印过程中使金属硬化。用相同的激光对金属进行第二次熔化会放松金属的结构，当零件在相对较低的温度下放入熔炉中时，可以进行结构重新配置。
该方法使用传统的基于激光的3D打印技术，但在过程中进行了小幅调整。以这种方式生产的3D打印钢已经过理论设计和实验验证，由坚固和坚韧的材料交替区域组成，使其性能可与加热和锤击生产的钢相媲美。
该团队包括来自南洋理工大学、科学技术研究局、Paul Scherrer研究所、芬兰VTT技术研究中心和澳大利亚核科学技术组织的研究人员。Matteo Seita是剑桥大学圣约翰学院的研究员。
对工业和环境的影响
这一发展可能会对钢铁行业和环境产生重大影响。钢铁是世界上最重要的建筑材料之一，每年约占全球变暖排放量的8%。因此，更高效和可持续的生产方法可以在减少这些排放方面发挥重大作用。
国际能源署强调，在这十年中，钢铁生产的创新对于实现新的、近乎零排放的钢铁生产工艺的商业化至关重要。虽然由真菌组织和大麻制成的生物材料等替代建筑材料越来越受欢迎，但钢铁仍然是建筑和基础设施项目的关键材料。
