技术前沿 - 第29页

弗劳恩霍夫与皇家墨尔本理工大学合作开发出一种可集成于现有激光DED系统的脉冲激光激发技术，通过非接触式调控熔池实现晶粒结构定向优化，并构建仿真驱动工艺框架，推动微观结构可控的金属增材制造迈向工业应用。

美国科研团队利用壳聚糖材料开发出可定制、可降解的3D打印伤口支架，无溶剂工艺避免损伤组织，集成植物抗菌成分降低耐药性，适用于糖尿病溃疡等慢性伤口，未来有望实现战地即时打印。

澳大利亚研究团队针对无法追踪的3D打印“幽灵枪”，开发出基于ATR-FTIR光谱的材料化学分析法，通过识别聚合物线材的化学“指纹”区分PLA、ABS和PETG等常见材料，为法医调查提供新工具。

加拿大科研团队利用3D打印与人工智能技术，通过内置传感器采集患者残肢力学数据，结合晶格结构设计出高透气、轻量化的定制假肢接受腔。临床测试显示其能量吸收性能提升超12倍，显著改善舒适度并降低皮肤损伤风险。

约翰霍普金斯大学部署了一台ValCUN Minerva，这是该机器在美国高校的首次落地。机器本身75×150cm的占地面积，230cm高，额定功耗2.5kW。这台机器用的技术叫熔融金属沉积（MMD），原理和FDM打印一脉相承，只是把塑料丝换成了铝焊丝。铝丝送入加热腔，腔温700-900°C，铝熔化后从陶瓷喷嘴挤出，打印床温度维持在400-600°C，液态铝沿预设路径落在已固化层上，迅速凝固，层层堆积成型。难点在于铝的表面张力低，熔融态流动性极强，要让它沉积在对的地方而不是到处铺开，需要精密的温度场控制。设备的做法是在喷嘴区域引入氩气保护气幕，同时承担两个功能：隔绝氧化，以及辅助约束熔池热场。配合精确的床温管理，铝液在离开喷嘴后以可预测的方式凝固。这套热控方案实现了最高70°的悬臂无支撑打印，打出的斯坦福兔子有约5mm悬挑跨距，靠自身结构撑住，无需任何支撑。打印完成后，零件附着在铝制平台上，手推即可剥离。整个工艺是单步流程，不需要脱粉、烧结、热等静压，也不需要机加分离。打印腔体为直径125mm、高200mm的圆柱空间，目前支持AA4008、AA4043、6061、6082四种铝合金牌号，原材料直接用市售铝焊丝。目前三块研究第一块是微观结构表征。MMD的热历史不同于LPBF的快速激冷，也不同于电弧增材的大热输入，具体产生怎样的晶粒形态、相分布和残余应力，需要系统测定。第二块是可控破坏结构设计。设计在特定位置引入应力集中，目的是控制裂纹萌生点和扩展路径，研究者通过几何设计让零件按预定方式破坏。第三块是向含镁合金的工艺扩展。现阶段的工艺窗口还局限在铝合金，镁合金打印参数开发是后续工作。MMD在精度上不及LPBF，在尺寸上不及WAAM，打印腔体125mm的限制把大多数工业尺寸零件直接排除在外。但铝合金的激光工艺有固有难题，铝对激光的反射率高，能量吸收效率低，高温梯度下开裂倾向明显，激光工艺能稳定打的铝合金基本集中在Al-Si体系，6系铝很难直接打。MMD的熔融挤出方式绕开了这个问题，对Al-Si系合金天然友好，原材料用焊丝而非金属粉末，成本和安全门槛都低得多。AM易道认为，这条技术路线现阶段的核心价值在研究端。125mm的腔体、较少的工艺参数库、尚未找到规模验证的核心应用场景，这三件事决定了它目前不是生产工具，而是一个适合用来摸清铝合金增材工艺基本规律的研究平台。#金属3D打印 #增材制造 #铝合金打印

俄亥俄州立大学研究团队在《宇航学报》发表成果，通过激光3D打印将模拟月壤（LHS-1）熔覆于铝硅酸盐陶瓷基材，构建出热稳定与机械性能优异的结构。实验显示材料性能受基材、氧含量、激光参数等多因素影响。该技术有望以太阳能驱动，支撑月球基地建设并推动地球可持续制造。

北卡罗来纳州立大学团队通过在纤维增强聚合物中3D打印热塑性夹层，利用电热激活实现受损界面熔合与再粘接。经测试，该材料可自动修复结构损伤超千次，预测寿命最高达500年，显著降低维护成本，相关技术已进入商业授权阶段。

瑞士科研团队利用患者细胞与生物墨水，通过3D打印成功制备出弹性与机械性能接近天然软骨的人工耳廓，并在大鼠体内验证了其稳定性。该技术有望革新传统耳重建手术，目前仍需优化组织成熟过程。

MIT研究团队推出PhysiOpt框架，将有限元分析与AI生成模型结合，在潜在空间直接优化3D模型结构强度，解决了AI设计模型易倒、易损的问题。该方法支持多类AI底座，半分钟内完成优化，实物验证承重性能显著提升，为3D打印生成式设计带来可靠性突破。

延世大学团队开发出3D打印微柱阵列基底，可在3D空间内结合CPG珠实现高通量寡核苷酸合成，产量较平面阵列提升3–6个数量级，兼具高准确性与成本效益，有望推动基因文库构建、合成生物学等领域的进步。