康奈尔LED协作开发了一种3D打印技术，通过以超声速度粉碎粉末颗粒粉碎粉末颗粒来产生蜂窝金属材料。
这种技术形式，称为“冷喷雾”，导致机械稳健，多孔结构比用常规制造方法制备的类似材料强度为40％。结构的小尺寸和孔隙率使它们特别适合建造生物医学部件，如更换关节。万博平台盘口
该团队的论文，“由超音速制造多孔TI-6AL-4V的固态添加剂制造”11月9日，2020年11月9日发表于今天的应用材料。
本文的领先作者是康奈尔机械和航空航天工程助理教授Atieh Moridi。
“我们专注于制造蜂窝结构，在热管理，能量吸收和生物医学中具有大量应用，”莫利迪说。“而不是使用作为输入的热量或用于粘合的驱动力，我们现在正在使用塑性变形来将这些粉末颗粒粘合在一起。”
Moridi的研究小组专注于通过添加剂制造工艺创造高性能金属材料。然而，添加剂制造并非没有自己的挑战。其中最重要：金属材料需要在超过其熔点的高温下加热，这可能导致残余应力堆积，失真和不需要的相变。
为了消除这些问题，莫利迪和合作者使用压缩气体喷嘴在基材上灭火钛合金颗粒的方法开发了一种方法。
“这就像绘画，但事情在3D中建立了更多的东西，”莫利迪说。
颗粒在直径45和106微米之间（微米为百万分钟，每秒大约600米，比声速快。要将其置于透视图，另一个主流添加剂，直接能量沉积，通过喷嘴以每秒10米的速度以速度的速度提供粉末，使莫利迪的方法速度更快。
颗粒不仅可以尽快击落。研究人员必须小心地校准钛合金的理想速度。通常在冷喷涂印刷中，颗粒将在其临界速度之间的甜点之间加速 - 当它崩溃太多以粘合到任何东西时，它可以形成密集的固体的速度和其侵蚀速度。
相反，Moridi的团队使用了计算流体动力学来确定钛合金颗粒的临界速度下的速度。当以这种稍慢的速率发射时，颗粒产生了更多孔的结构，这对于生物医学应用，例如膝盖或臀部的人工关节，以及颅/面部植入物。
“如果我们用这些多孔结构制作植入物，我们将它们插入体内，骨骼可以在这些毛孔内生长并进行生物固定，”莫利迪说。“这有助于降低植入物松动的可能性。这是一个很大的事。有很多修正的手术，患者必须经过去除植入物，因为它很松散，它会导致很多痛苦。“
虽然该过程在技术上被称为冷喷雾，但它确实涉及一些热处理。一旦颗粒碰撞和粘合在一起，研究人员将加热金属，因此部件将彼此扩散并像均匀材料一样居中。
“我们只专注于钛合金和生物医学应用，但这种过程的适用性可能超出，”莫利迪说。“基本上，任何可以忍受塑性变形的金属材料可以受益于此过程。它为大规模的工业应用开辟了很多机会，如建筑，运输和能量。“
共同作者包括来自MIT，米兰理工学院，米兰，伍斯特理工学院，伦敦伦敦伦敦和赫尔穆特施密特大学的博物馆，米兰大学的MIT博士沃卡和研究人员。
来源：康奈尔纪事
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