康奈尔大学的工程师已经开发出一种用于3D打印金属物体的新技术-它涉及以超音速喷射钛粒子。所得的金属是高度多孔的，这使得它们特别适用于生物医学对象，例如植入物和置换关节。传统的3D打印涉及一个喷嘴，该喷嘴逐层沉积塑料，水凝胶，活细胞或其他材料以构建物体。金属零件和物体通常以其他方式进行3D打印，例如将激光发射到金属粉末床上以选择性地将零件熔化成所需的形状，或者将金属粉末高速发射到基板上以将粒子融合在一起。后一种方法称为“冷喷涂”，并且在此基础上扩展了新技术。康奈尔大学团队以每秒600米的速度喷涂钛合金颗粒，每个颗粒的宽度在45到106微米之间。研究小组计算出这是理想的速度，无论粒子在撞击时分解的速度有多快，它们都将无法相互结合。接下来，将材料加热以软化并帮助颗粒更好地粘合。同样，使用高达900°C的温度仔细控制温度，该温度远低于钛的熔点（1626°C）。最终结果是具有多孔结构的金属物体比使用传统制造工艺制造的类似物体强42％。研究小组指出，不同之处在于新方法并不以高热量为主要力量，因为高热量会给材料带来薄弱环节。 “我们专注于制造在热管理，能量吸收和生物医学中有许多应用的多孔结构。”该研究的主要作者阿蒂耶·莫里迪（Atieh Moridi）说。 “我们现在不仅使用热量作为粘结的输入或驱动力，而且利用塑性变形将这些粉末颗粒粘结在一起。”研究人员说，由于孔隙率高，这种新方法特别适合于制造生物医学植入物。该结构为患者的细胞提供了附着的位置，有助于重建自然组织并固定植入物。 “如果我们制造出具有这种多孔结构的植入物并将其插入体内，骨骼可以在这些孔中生长并被生物固定。”莫里迪说。 “这有助于减少植入物松动的可能性。这是一个大问题。有很多翻修手术，患者不得不移除植入物，只是因为植入物松动，这会造成很多痛苦。”研究小组表示，这种新方法还可以为其他行业（例如建筑，运输和能源）创建材料和物体。该研究发表在《今日应用材料》杂志上。