无需开采!UWE Bristol开创性技术:在打印的铂金镶座中直接培育宝石
西英格兰大学(UWE Bristol)印刷研究中心(CFPR)的一个团队,开发出一种在制造过程中把籽晶放到铂金结构内部的方法。
宝石随后可以直接在零件内部长出来。
项目带头人叫苏菲·布恩斯(Sophie Boons),项目名称是 neo-gemstone。
他们想利用现有宝石的边角料和余料,在铂金镶座里长出红宝石和蓝宝石,而不是靠开采,也不是在工业环境里培育。
那么,培育宝石到底是怎么回事?
除了从矿山里挖,宝石也能在实验室里造。

其实,这个过程就是加速重现地球内部的条件,包括压力、温度和化学成分。
这样就能让纯矿物结晶出来。
CFPR团队用的是一套混合系统,不用复制那些工业条件也能培育宝石。

籽晶必须在金属结构里保持在精确位置,制造过程中不能移动、不能被损坏。
传统方法满足不了这些要求。
熔模铸造时,熔融金属被倒进模具里,流动、浮力和热冲击会让内部的籽晶移位或破裂。
铂金的高熔点又让风险更大。
激光粉末床熔融(LPBF)也不行,零件在制造过程中一直埋在金属粉末里,无法在继续加工前把籽晶插进去。
他们改用一台带丝材激光金属沉积(W-LMD)功能的哈斯(HAAS)五轴铣床。
W-LMD是一种定向能量沉积(DED)形式。
这台铣床同时具备五轴CNC加工能力。
W-LMD一层层搭出零件,零件始终能碰到。
团队可以暂停沉积,手动放籽晶,然后继续制造。
沉积和精加工在同一台机器上完成,不用把零件搬到第二个工位。
研究员迈克尔·怀特(Michael White)还做了一套真空抽取系统。
这套系统把加工中产生的铂金废料收集起来,方便回收。
neo-gemstone项目还在研究阶段,但它已经展示了怎么根据特定零件的要求重新配置混合系统。
在这个案例里,挑战是怎么在不弄坏籽晶的情况下把它插进去。
放到其他应用中,同样的办法也可以在加工过程中集成传感器、修改内部几何结构,或者回收另一种材料。


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