密歇根理工大學多產(chǎn)工程師Joshua Pearce一直致力于開發(fā)經(jīng)濟實惠的金屬3D打印技術。 該項目涉及到一個數(shù)控路由器套件和一個金屬惰性氣體（MIG）焊機的黑客攻擊，以創(chuàng)建一個低成本的GMAW金屬3D打印機。

在Pearce和他的同事最近發(fā)表的一篇論文中，工程師詳細介紹了新型金屬3D打印過程的可能應用。它們包括通過3D打印金屬特征來固定受損部件，利用基板創(chuàng)建部件，3D打印高分辨率物體，生成近凈組件，以及制造聚合物和鋼3D組合的“集成產(chǎn)品”打印。

金屬三維打印機本身基于一種據(jù)稱受到Rostock delta RepRap打印機啟發(fā)的開源設計，只有它集成了基于氣體金屬電弧焊（GMAW）的打印頭，使金屬3D打印成為可能。據(jù)報道，開源金屬3D打印機的價格可低至1200美元。

這種創(chuàng)新型打印機的制造使用焊接填充焊絲作為材料，比工業(yè)品質(zhì)的金屬粉末更容易觸及。盡管打印機與激光基金屬AM系統(tǒng)的標準并不完全一致，但Pearce和他的同事們表示，它表現(xiàn)出“層間良好的粘合性”，適用于多種應用。

重要的是，它的低成本可以讓小企業(yè)，制造商和其他人接觸到它。

“市場上的大多數(shù)金屬3D打印機都是用于高端應用，這需要昂貴的設備，并使用相對危險的細金屬粉末，”密歇根理工學院的研究表示。 “由于成本和技術的共同性，中小型企業(yè)（SME），fablabs和個人制造商對使用增材制造技術對金屬原型和最終產(chǎn)品進行加工的能力感興趣，這是無法實現(xiàn)的。”

考慮到與SME相關的應用，Pearce和他的團隊開始測試他們的GMAW金屬三維打印機，以實現(xiàn)五種不同用途（如上所列）。 3D打印的第一個應用是金屬特征來固定現(xiàn)有零件，支架被3D打印到基材上。

對于第二種應用，機器用于3D打印金屬部件和基板。 在它的例子中，研究小組3D將一個圓柱體印刷到基底上以創(chuàng)建一個鋤頭：“基底被切割成鋤頭形狀，并在印刷圓柱體對面的邊緣磨尖。 木頭或聚合物3D打印的棍子可以用作鋤頭的手柄。 能夠在孤立的農(nóng)村社區(qū)生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品可以被認為是適當?shù)募夹g，可以促進可持續(xù)發(fā)展?！?/span>

為了展示3D打印機創(chuàng)建高分辨率模型的能力，研究人員增加制造了金屬鑿子模型和化學實驗室支撐環(huán)模型。 這些顯示出比以前版本的GMAW 3D打印機可提供的更高的分辨率，并且在使用之前需要最少量的加工。

第四個應用程序生成一個近凈形狀的零件，由生產(chǎn)可定制的馬蹄鐵組成。 這部分需要加工。

最后，研究團隊展示了通過結合聚合物和金屬3D打印來制造集成產(chǎn)品的能力。在這個例子中，斧頭是使用開源打印機由鋼材3D打印的，其手柄是用尼龍打印的。

正如研究人員所解釋的那樣：“像這樣的組合過程可以用來遠程制造在發(fā)達國家和發(fā)展中國家很有用的類似開源工具，如錘子或其他手工工具?！?/span>

最終，Pearce和他的團隊已經(jīng)表明，他們的低成本和開源金屬3D打印技術已經(jīng)足夠應用于各種應用。他們說：“金屬產(chǎn)品和零件可以使用這種技術進行設計和創(chuàng)建，而低成本和開源優(yōu)勢使得每個人都可以使用它們。” “這也讓用戶能夠靈活地定制用于其他用途的硬件和軟件。”

值得注意的是，研究人員認為，他們可破解的金屬3D打印機可以部署到世界各地的發(fā)展中國家，并普遍鼓勵可持續(xù)的制造和開發(fā)。

您可以在這里閱讀完整論文“基于開源GMAW的金屬3-D打印的應用”。