液态金属的3D打印技术的介绍

虽然金属3D打印技术早已问世，并逐步形成由材料供应、软件开发、设备制造与技术服务等环节构成的金属3D打印产业价值链，但现有技术、装备尚只适用于高熔点金属粉末或线材的打印成型，在特殊耗材开发、柔性功能器件制备、机电混合打印技术、成本控制等纵向产业链整合方面存在着几乎是难以逾越的技术壁垒，因而当前的金属3D打印尽管意义重大，也只能在特殊行业发挥作用。正是基于这样的考虑，也源于十多年来在液态金属领域的长期实践经验，笔者实验室在国际上率先提出液态金属印刷电子与3D打印的学术理念和技术思想［15］，并研发出一系列制造装备乃至推出市场化产品，相应成果引发持续广泛的反响。此后，国内外围绕液态金属3D打印乃至功能器件制造的研发活动逐渐进入如火如荼的阶段。可以说，一个有着巨大生命力的先进制造领域正在形成。

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图1.2近年来全球3D打印机的销量变化趋势［14］

将液态金属与3D打印技术相结合的优势在于，由于低熔点金属墨水的引入，使得整个制造过程可与非金属材料进行交替打印，实现各种电子电路功能器件比如可穿戴设备的快速成型，使得目标终端装备的全程自动制造与组装成为可能。相应研究成果有望改变传统电子及集成电路的制造规则，为现代电子工业的发展提供变革性途径，且整个过程快速、绿色化、低成本；同时，此类技术也将显著加快柔性智能机器与高仿生机器人的研制进程，对于发展超越传统的柔性电源和机械动力系统极具价值。不难看到，基于现代3D打印产业所面临的材料、设备及应用等领域的技术挑战，着力推动研发超越传统的液态金属3D打印技术、原料墨水以及普及型桌面打印装备，将为满足航空航天、生物医疗、文化创意等领域的重大需求，推动3D金属打印最终从小众走向大众，继而为实现产业的爆发提供充足动力和物质基础。