大连理工大学的研究人员开发了一种混合增材制造技术，该技术将微波场与基于激光的3D打印相结合，以解决陶瓷部件中长期存在的缺陷问题。

这项研究旨在应对陶瓷激光增材制造中长期存在的孔隙与裂纹萌生难题。

牛方勇教授领导的团队在激光辐照的同时，将整个打印区域暴露在2.45 GHz的微波场中。

由于微波能对材料进行体积式穿透加热，熔池的液相持续时间从传统激光打印下的平均0.85秒延长至混合系统的1.86秒。

更长的流动性窗口使得包裹的气泡在凝固前得以逸出，将总体孔隙率降低了85.5%，并使孔隙率降至0.11%。

微波场还在微观层面引起了额外的结构变化，残存孔隙中被捕获的气体通过雪崩电离产生内部等离子体，从而进一步消除了气泡。

陶瓷中的氧化钇稳定氧化锆组分作为局域微波吸收剂，产生了热点区域，促进了晶体随机生长而非线性取向生长。

孔隙率的降低和晶体生长的重新定向相结合，使弯曲强度提高了22.2%，材料在失效前的最大承载能力达到了373.8兆帕。

研究人员确定喷气发动机部件、燃烧室衬里和发电厂涡轮机为目标应用领域。

目前的演示仅限于实验室条件下生产的小型测试棒件。

团队指出，要扩展该技术，需要在更大体积上实现均匀的微波场应用，并实现两种能量源的实时同步。

这项由牛教授领导的研究成果已发表在《极端制造国际期刊》上。