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暂停打印、植入物体、继续成型:西英格兰大学工艺跨界验证,破解铸造与粉末床熔融无法完成的内嵌难题

AM易道

发布时间:09-17 18:33

西英格兰大学有一间印刷研究中心,叫CFPR,藏在Bridge Studios里。
这间中心研究印刷,但最近弄出的事,更像点金术。

他们在铂金里种出了红宝石和蓝宝石。
宝石从金属结构的内部长出来。


研究人员用的是一套混合金属3D打印加CNC加工系统,底座是一台美国HAAS的五轴机床,打印头来自西班牙Meltio公司的Engine集成套件。
Meltio的合作伙伴3DGBIRE和Create也参与了联合开发。


这套系统真正厉害的地方,是打印可以中途停下来。
在金属增材制造的过程中暂停,把材料或组件精确放到构件内部,然后不移动零件,接着打印。


就这么简单,也这么反常识。


主导项目的是设计工艺高级讲师索菲·布恩斯(Sofie Boons),属于研究中心的一个跨学科研究项目。
研究员迈克尔·怀特(Michael White)还配套开发了一套材料回收系统。


他们管这个叫新宝石(neo-gemstone)。
方法是从现有宝石的残余材料和边角料里取晶体种子,在金属结构制造过程中,把种子精确植入内部特定点位,让晶体围着设计好的几何结构在原位长出来。


这样长出来的宝石有可追溯的低影响来源,不用采矿,也不用单独的工业生长炉,从种子到成品全程可追溯。


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可能有朋友要问,传统工艺不行吗?
铂金珠宝一直用的熔模铸造,就干不了这件事。浇铸的时候,熔融金属的流动会把种子冲走,热冲击也会伤到晶体。铂金熔点又高,模具难去除,铸件一旦失败,成本相当肉疼。


粉末床熔融也不行。零件在整个构建过程里始终埋在松散的金属粉末中,机器没跑完之前碰不到它,更别提中途往里放东西。


Meltio的Engine走的是开放路线。
激光产生熔池,金属丝材一层一层熔融沉积,零件在开放环境里长出来,不是在密封的粉末床里。


开放,就意味着可以打断。


到了设计需要埋种子的时刻,团队暂停沉积,手动把种子放到位,然后接着打印。打完之后,同一台机器切到CNC精加工,省了重新装夹的步骤。那一步如果省不掉,会引入位置误差。


迈克尔·怀特的回收系统解决的是另一个现实问题,铂金贵。
系统靠G代码控制的局部真空抽取回路,把铂金碎屑(lemel)和机加工副产物都捞回来。对铂金这种价格离谱的金属来说,闭环回收不是附加项,是整个方案能不能成立的关键。


还有一点,因为不用模具,激光只在局部加热。
种子放进去之后,这种动态热环境反而帮了晶体生长。铂金熔点那么高,这个特性刚好是线材激光沉积的强项。


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项目还在测试和优化阶段,没有生产规模的工艺,也没有成熟的成本模型。
但核心能力已经验证了,能把种子以足够的精度放进金属结构内部,让晶体继续长。下一步,是把它变成可重复的生产工艺。


这事的意义早就不在珠宝圈了。
任何需要在金属构件内部已知位置嵌入传感器、标记物或异种材料的应用,都面临同样的约束。航空航天、国防、工业制造,这些领域虽然不拿铂金做零件,但线材激光沉积解决的那道题是一样的,中途停下来,把东西放进去,再接着长。


而且这个验证来自大学研究小组,用的还是铂金这种贵金属,路径跟典型工业部署不一样,等于从另一个角度给这项技术做了论证。


Meltio自己推Horizon刀具路径软件和激光校准系统的时候,讲的是国防、航空航天和重型制造。
多路光纤耦合二极管激光器把金属丝熔成焊道,逐层沉积,工具头可以集成到CNC机床和机械臂上。布里斯托这帮人用同一套架构,解决的却是另一种约束,在精确的节点停止构建,把精密物体放进部分完成的金属结构内部。这个需求排除了铸造和粉末床熔融,也把Meltio的工业平台和珠宝研究连在了一起。


人类打了多少年铁,都是把矿从石头里炼出来。
现在反过来,往金属里埋一颗种子,让它自己长。有点像把炼金术倒过来写。技术最性感的用途,最后往往是发明者没预设的那个。


顺带一提,10月22日,3DPrinting Industry这家3D打印行业媒体办了个线上活动,叫AMA Software 2026,聊的是增材制造软件。
有专家演讲、专题讨论和现场问答,链接放这儿了,有兴趣可以去看看。


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