走進美國LLNL實驗室：探秘增材製造技術的頂峰

OFweek3D列印網訊 經常看新聞的朋友們對於美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）可能並不陌生，因為我們經常報道關於LLNL的一些新聞。LLNL可以說是全球3D列印技術，尤其是金屬3D列印技術，領域最先進的科研機構了。有大群的科學家在該機構的幾個專門的3D列印實驗室里不斷改進3D列印技術的各個方面。儘管如此，對於公眾來說，這個科研機構仍然相當神秘。幸運地是，近日，LLNL組織了一批媒體到其所在地進行參觀，使我們能夠近距離地觀看這個頂尖的科學組織，以及他們最新的科研成果。

您可能知道，LLNL實際上附屬於加州大學，位於加州利弗莫爾（Livermore），它擁有數千名全球一流的科學家，在科學的各個方面進行著無數的創新。除此之外，這裡還有一些世界上最快的超級計算機，並為元素周期表添加了5個新的元素，這裡的科學家甚至正在研究可以偏轉小行星的技術。

所以，LLNL帶一點保密性也就不足為奇了。實際上，LLNL在1952年成立之初就是一家核科學創新實驗室，至今仍然承擔著美國能源部和軍工領域的諸多項目。自然而然，這次媒體參觀也只能夠看到其中的一部分。

據悉，LLNL在3D列印領域研究的重點是金屬零部件的製造。實際上，LLNL展示的三個3D列印實驗室有兩個是專註於金屬的。為了說明他們的工作，LLNL展示了他們僅用8天就3D列印出來的一個火箭發動機，而且沒有零部件，完全是一體的。「它是製造奇蹟，說明了3D列印技術改變遊戲規則的潛力...它並不是簡單的一塊，裡面的管道沿著鐘形的開口運行，彎曲地穿過整個部件，使用傳統的方法是不可能實現的。」LLNL說。儘管比現有的替代品效率更高，但是打造成本僅需1萬美元——比行業標準更便宜。

簡單地說，這就是金屬3D列印要給眾多行業帶來的東西。LLNL顯然正在推動這一創新。今年早些時候，我們已經看到LLNL發起了加速認證增材製造倡議，該計劃旨在改進金屬3D列印技術和推動它在各行各業的廣泛應用。這種基於研究的方法將結合物理模型、數據挖掘和不確定性分析，從而優化3D列印金屬零部件和加速其認證過程。

更重要的是，他們的努力似乎取得了成效。LLNL透露稱，他們發現導致3D列印金屬結構上的微小孔隙缺陷的原因——從而為可靠、重現性好的金屬3D列印鋪平了道路。就在上個月，LLNL使用一台基於粉末床的SLM3D印表機（全世界僅有四台）在激光器設計方面獲得了突破。這不僅為他們的部分發展項目帶來前所未有的控制，該3D列印裝置還使用了一種前反饋系統，使得它更容易找到 缺陷和驗證部。雖然還在開發中，但它仍算3D列印批量生產的一大進步。

除此之外，LLNL的另一個3D列印實驗室也在試圖突破材料的限制。如果有一件事阻礙了3D列印革命的進行的話，那毫無疑問，就是當下有限的材料。LLNL的研究人員因此正在努力開發那種擁有自然界中不存在屬性的材料，比如擁有夢幻般的強度重量比的非自然微觀結構。今年六月份的時候，LLNL已經成功展示了這種輕質彈性材料，它的單元結構可以通過3D列印技術來操縱。

另外，塑料、金屬、陶瓷和油墨等材料也都是LLNL實驗室的研究對象。就在過去的幾個月里，LLNL開發出了具有前所未有的熱絕緣和衝擊吸收性能的3D列印泡沫、可以捕獲有害的二氧化碳排放的3D列印蘇打、可以將甲烷轉化成甲醇的3D列印聚合物等。

與此相應地，3D列印技術也需要進行調整，以適應這些不同尋常的材料。今年夏天早些時候，LLNL透露其直接墨水書寫3D列印技術可以用於列印石墨烯氣凝膠，它可以提高電池和超輕超級電容器的能量存儲容量。2015年的時候，LNLL的光學工程師Bryan Moran率先發明了一種被稱為大面積投影微光固化（LAPμSL）的新型SLA技術，該技術可以使用UV光創建出比以前更詳細、更大的對象。

而且，LLNL在3D生物列印領域也成就卓然——已經成功地3D列印出可自我組織稱血管的人類細胞，這是實現3D列印器官和組織的關鍵。

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