约翰霍普金斯大学的研究人员打造了一个工艺框架，基于热信息和仿真引导，用于稳定薄壁铝合金结构的金属挤压增材制造。

这个框架解决了过去限制该技术用于更高熔点金属可靠性的两种热失效模式。

研究人员指出，在接近原料熔化温度下打印，比粉末床熔融和定向能量沉积更高效、成本更低。

不过，熔融金属在MEAM里黏度低、导热性好、表面张力大，这就缩小了铝这类活性高熔点合金的工艺窗口。

约翰霍普金斯大学助理教授Jochen Mueller说，他们提出了一种金属挤压增材制造框架。

通过精确控制多种工艺参数，消除喷嘴堵塞和零件坍塌，来实现稳定且相对高保真的薄壁铝制打印。

研究人员觉得，高熔点金属MEAM主要就两种热失效模式，也就是欠热和过热。

欠热是因为随着打印高度增加，热量通过已沉积层散掉，导致喷嘴尖端提前凝固和堵塞。

过热则发生在挤出速度超过沉积层冷却能力时，引起重熔和结构坍塌。

为了对付这两种失效模式，团队在保持喷嘴温度和打印速度不变的前提下，一层一层地改变打印床温度，还用了基于时间的最小冷却时间准则，确保每层在继续沉积前达到固相线温度。

他们用的是ER4043铝合金焊丝，大概含5%硅和95%铝。

这个框架在整段打印高度上制造出了表面粗糙度一致、几何形状可重复的薄壁结构。

研究人员通过微观结构表征和力学测试评估了零件，还在多种尺寸跨度和复杂几何形状的结构上展示了这个方法。

这项研究发表在《制造工艺杂志》上，部分经费由美国国防部下属的国防威胁降低局提供，研究作者还感谢了ValCun公司的协助。