密歇根理工大学多产工程师Joshua Pearce一直致力于开发经济实惠的金属3D打印技术。该项目涉及到一个数控路由器套件和一个金属惰性气体（MIG）焊机，以创建一个低成本的GMAW金属3D打印机。

在Pearce和他的同事最近发表的一篇论文中，工程师详细介绍了新型金属3D打印过程的可能应用。它们包括通过3D打印金属特征来固定受损部件，利用基板创建部件，3D打印高分辨率物体，生成近净组件，并用聚合物和3D打印钢的组合来制造“集成产品”。

金属3D打印机本身基于一种开源设计，据称受到了Rostock delta RepRap打印机的启发，只有其集成了基于气体金属电弧焊（GMAW）的打印头，才能实现金属3D打印。据报道，开源金属3D打印机的价格可低至1200美元。

这种创新型打印机的制造使用焊接填充焊丝作为材料，比工业品质的金属粉末更容易获得。尽管该打印机与基于激光的金属AM系统的标准并不完全一致，但Pearce和他的同事们表示，它表现出“层间良好的粘合性”，适用于多种应用。

重要的是，它的低成本特性可以让小企业、制造商和其他人更容易获得。

“市场上的大多数金属3D打印机都是用于高端应用的，造价非常昂贵，并使用相对危险的细金属粉末，”Michigan Tech的研究报告中写道。“由于成本和技术的共同性，中小型企业（SME）、fablabs和个人制造商对使用金属3D打印技术制造金属原型和最终产品的能力感兴趣。”

考虑到与SME相关的应用，Pearce和他的团队开始测试他们的GMAW金属3D打印机，以实现五种不同用途（如上所列）。3D打印的第一个应用是金属特征来固定现有零件，支撑被3D打印到基材上。

对于第二种应用，机器用于3D打印金属部件和基板。在它的例子中，研究小组将一个圆柱体3D打印到基底上以创建一个锄头：“基底被切割成锄头形状并在打印圆柱体对面的边缘磨尖。木头或使用聚合物3D打印的棍子可以用作锄头的手柄。能够在偏远的农村社区生产这样的产品被认为是合适的技术，可以促进可持续发展。”

为了展示3D打印机创建高分辨率模型的能力，研究人员增加制造了金属凿子模型和化学实验室支撑环模型。这显示出比以前版本的GMAW 3D打印机可提供的更高的分辨率，并且在使用之前只需最少量的加工。

第四个应用是生成一个近净形状的零件，包括生产可定制的马蹄铁组成。这部分需要加工。

最后，研究团队展示了通过结合聚合物和金属3D打印来制造集成产品的能力。在这个例子中，斧头是使用开源打印机由钢材3D打印的，其手柄是用尼龙打印的。

正如研究人员所解释的那样：“像这样的组合过程可以用来远程制造在发达国家和发展中国家很有用的类似开源工具，如锤子或其他手工工具。”

最终，Pearce和他的团队已经表明，他们的低成本的开源金属3D打印技术已经足够应用于各种应用。他们说：“金属产品和零件可以使用这种技术进行设计和创建，而低成本和开源优势使得每个人都可以使用它们。这也让用户能够灵活地定制用于其他用途的硬件和软件。”

值得注意的是，研究人员认为，他们的金属3D打印机可以部署到世界各地的发展中国家，并鼓励可持续的制造和开发。

感兴趣的用户可以点击这里阅读完整论文，标题为“基于开源GMAW 金属3D打印机的应用”。