伯明翰大学：航空金属3D打印及材料展望

Moataz Attallah教授是伯明翰大学先进材料与加工实验室(Advanced Materials and Processing Lab，简称AMP实验室)的专家团队带头人。该实验室引领着一些最前沿的3D打印材料研究项目，包括Space X 项目的3D打印陶瓷推进器，以及一台能够在零重力条件下3D打印金属的设备。

本文我们将聚焦Attallah教授与欧航局合作进行的项目(涡轮发动机制造)、能够精准释放药物剂量的3D打印植入物，以及AMP实验室在3D打印研究方面的进展。

3D打印涡轮引擎是否行得通?

金属3D打印的航空引擎模型，由AMP实验室设计制作

这个3D打印的涡轮发动机引擎部件是AMP实验室与莫纳什大学共同合作的。“我们最初是从粉末研究做起，理解其性能，在此基础上制作小型部件，最后是一个大的部件。从概念开发，到材料研发，再到实际的成品，都是由AMP实验室完成的。”

Attallah教授补充道：“你不可能3D打印整个引擎，即便是亲眼见到的那些打印出来用于测试的引擎，也仅仅是为短距离发射或者直升机设计的。”

教授还谈到了西门子开发的3D打印涡轮叶片。他表示，地面用的引擎与航空发动机有着天壤之别，陆地式引擎如果操作失败，那你还可以进行改动、减轻重量，但航空式引擎没有这种中途修复的机会。

开发新的3D打印金属材料

据了解，除了涡轮机以外，欧航局还为AMP实验室提供了2200万欧元的资金，旨在开发一种能够加速工业级新型金属粉末的工艺。欧航局的合金制造项目共有31个机构参与，其中包括了英国雷尼绍、Rolls Royce、汽车制造商Fiat的研发中心等重要参与者。

AMP实验室的金属3D打印部件

“目前，如果你要开发一种材料，尤其是金属材料，大概需要5年左右的时间才可能证明其实用性。”教授解释道。AMP实验室也正在着力加速这种进程。

ACCMet项目 (Accelerated Metallurgy)就是其中的一个核心，该项目将金属丝线挤出设计成一种直接激光制造的模式，在两分钟里制造出这种合金块。性能测试通过后，就可以进行下一步。

除航空研究以外，医疗是AMP实验室的第二个聚焦点。Attallah教授和他的团队将3D打印药物与金属植入物相结合，开发了一种能够精准释放抗生素的植入物，能够针对局部患处进行更有效的治疗。虽然目前仍处于初期阶段，他们对这种植入物的前景非常看好。

无论是3D打印在航空还是医疗方面的应用，作为一名大学教授，Moataz Attallah看到在推进这些前沿的研究方面还存在很多“疑难杂症”。其中，开发学生的实际应用能力是一大难点。他指出，许多学生还是徘徊在学术研究的阶段，对将这些研究推入实际的行业应用有所犹豫。为此，伯明翰大学专门针对增材制造的特别研究开设了学位和项目，在温度控制和增材制造吹制粉末方面深入开展研究。