顛覆性3D列印打造輕量化零件 改變未來汽車設計版圖

編譯／高晟鈞

東北大學透過3D列印開發了一種新合金，利用先進的雷射技術打造更輕量化的汽車零件與板金，除了耐用性更佳、高度客製化的材料形狀，同時也最大限度減少了材料浪費。

3D技術的優勢

3D列印其中一個最大的優勢在於能夠產生「多材料結構」，簡單來說就是透過策略性組合不同材料，最大化單一材料的優點，打造更好的組件。例如，在汽車零件中將鋁與鋼結合可以顯著減輕重量，同時保持強度，這些優勢使先進的 3D 列印技術成為全球研究人員的焦點，因為它們為製造創新帶來了巨大希望。

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然而，雖然鋁剛合金能打造更輕的零件，但介面處卻容易形成脆性化合物。

克服脆性化合物挑戰

對此，研究團隊使用一種名為「雷射粉床熔融」（L-PBF），同時也是金屬3D列印的主要技術之一，能利用雷射選擇性地融化金屬粉末。他們意外地發現，提高雷射的掃描速度竟能顯著抑制脆性金屬化合物的形成。他們推測，更高的掃描速度會導致非平衡凝固，最大程度地減少材料中介面薄弱點的溶質分配，在保持合金輕量化特性的同時，創造出更強大的接合介面。

「換句話說，你不能僅僅將兩種金屬放在一起，並期望他們可以黏在一起。你必須充分理解合金化形成的機制。」東北大學助理教授Seungkyun Yim說道。

基於這項研究，他們成功製作了世界上第一台具有客製化形狀的全尺寸汽車材料零件原型。研究團隊計畫繼續優化各類金屬組合的不足，用3D列印改變未來汽車的設計版圖。

資料來源:ScitechDaily

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