探索3D打印革命：低温超声波增材制造技术详解

3D打印制造技术，又称增材制造，是一种创新的生产方法，它结合了计算机辅助设计(CAD)、材料加工与成形技术，以及数字模型文件作为基础。通过软件和数控系统，利用诸如挤压、烧结、熔融、光固化和喷射等手段，将专用的金属、非金属和生物医用材料逐层堆积，形成实体物品。与传统制造方式——去除材料并进行切割和组装不同，3D打印采取的是自下而上的“累加”策略，突破了复杂结构件制造的传统限制。 近二十年来，这个技术快速发展，涵盖了快速原型制造、三维打印、实体自由制造等多个术语，反映了其独特的特点，即从无到有的直接制造。增材制造技术不仅限于这些名称，它基于离散-堆积原理，依赖于零件的三维数据驱动，内涵和应用领域不断扩大。 超声波增材制造(UAM)是3D打印技术的一个分支，它利用高强度超声波能量，通过金属层之间的振动摩擦产生热量，实现金属材料的物理连接。这种技术起源于金属超声波固结成型技术，但UAM将其应用到3D打印中，形成了一种特殊的焊接工艺。低温是UAM的一大优势，整个过程的初始温度只有150°C，通过摩擦和塑性变形产生热量，使得局部温度升高，从而实现精确、低热影响的焊接。 UAM技术的优势在于： 1. **低温操作**：显著降低了对材料和环境的影响，减少了热应力和变形，适用于对温度敏感的材料。 2. **高效焊接**：通过超声波振动和摩擦，能快速且精确地连接金属箔片，提高了焊接效率。 3. **清洁焊接**：在摩擦过程中，氧化物和污染物会被清除，确保焊接质量。 4. **强度提升**：通过分子渗透融合，焊接界面的强度得以增强，增强了整体结构的稳定性。 5. **灵活性**：能够制造复杂的几何形状和结构，适应性强，尤其适合于难以传统方法制造的部件。 3D打印制造技术，特别是超声波增材制造，正在重塑制造业，为产品设计和原型开发提供了前所未有的可能性，并且随着技术的不断进步，其应用领域将持续拓宽，成为未来制造业的重要驱动力。