該實(shí)驗(yàn)室的制造演示設(shè)施（MDF）是新型3D打印技術(shù)的早期研究領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，其中最引人注目的是大規(guī)模大面積添加制造（BAAM）碳纖維聚合物3D打印機(jī)，并且已經(jīng)開始研究金屬。MDF的代表表示，到2018年，實(shí)驗(yàn)室將重點(diǎn)發(fā)展“通過建模、模擬、表征和殘余應(yīng)力的大規(guī)模金屬制造”。研究將增加工藝規(guī)模和沉積速率，提供新的量身定制的材料，并應(yīng)用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)分析進(jìn)行零件鑒定和認(rèn)證。

  特別是，中密度纖維板將通過一個(gè)新的過程來提高3D打印金屬部件的資格和認(rèn)證，這一新的過程可以在正在進(jìn)行的3D打印過程中實(shí)時(shí)采集圖像的自動(dòng)化，基于人工智能的分析，從而創(chuàng)建檢測和記錄缺陷的能力。這種方法可能是采用金屬AM的關(guān)鍵，金屬AM存在重復(fù)性和質(zhì)量控制問題。

  中密度纖維板也將開發(fā)大規(guī)模金屬AM，類似于與BAAM的工作。MDF主任BillPeter在談到這個(gè)項(xiàng)目時(shí)說：“我們正在把從我們的大規(guī)模聚合物沉積系統(tǒng)中獲得的知識轉(zhuǎn)移到類似規(guī)模的金屬系統(tǒng)上。”

  ORNL也在研究旨在提高能源效率的新型高溫輕質(zhì)金屬。特別是，新型高溫鎳合金“將導(dǎo)致更高效的能源生產(chǎn)的燃燒應(yīng)用”，新鋁合金“將提高在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫應(yīng)用中使用這些材料的能力。

  粘結(jié)劑噴射金屬3D打印，其中金屬粉末被綁定，然后燒結(jié)和滲透額外的金屬，是ORNL2018年的另一個(gè)重點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)室正在探索如何將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于3D打印注塑模具和鍛造模具，并采用“共形冷卻通道”來縮短生產(chǎn)周期。金屬3D打印已經(jīng)被至少一家公司PROTIQ用于這種目的。

  Peter說：“粘結(jié)劑噴射技術(shù)也將用于3D打印先進(jìn)材料，如用于汽車和采礦應(yīng)用的輕質(zhì)金屬基體/碳化物復(fù)合材料。隨著這些努力，ORNL正在開發(fā)新的軟件‘模擬通過粘結(jié)劑噴射在金屬粉末部件燒結(jié)過程中的收縮和變形’。”據(jù)實(shí)驗(yàn)室宣稱，“這些工具將有利于多種行業(yè)，包括AM、粉末冶金和金屬注塑”。

  來自Autodesk的DuannScott認(rèn)為，雖然金屬AM將繼續(xù)成熟，但明年還不會(huì)完全成熟。“2017年是金屬AM從成為一個(gè)有潛力的孩子開始發(fā)展成為一個(gè)尷尬的青少年的一年，但2018年將不是AM成為一個(gè)全面運(yùn)作的成年人的一年。隨著AM成熟，仍然會(huì)有相當(dāng)大的成長痛苦，”Scott說。

  Scott指出了制造商在擴(kuò)大3D打印設(shè)備生產(chǎn)時(shí)可能面臨的問題。“金屬AM機(jī)器的銷售量從每個(gè)訂單1-5個(gè)增長到40-70個(gè)，生產(chǎn)規(guī)模從一個(gè)面包箱的大小到一個(gè)冰箱的大小，隨著初創(chuàng)企業(yè)的擴(kuò)大，材料選擇板塊不斷擴(kuò)大，主要材料公司以新的材料配方進(jìn)入AM空間。隨著AM的優(yōu)化，生成設(shè)計(jì)和仿真工具的進(jìn)入，軟件生態(tài)系統(tǒng)變得越來越廣泛和深入。由于潛在客戶的拉動(dòng)，這種增長可能會(huì)大大增加，但硬件公司需要從每年數(shù)百臺(tái)到數(shù)千臺(tái)機(jī)器規(guī)模學(xué)習(xí)，材料公司需要開始處理散裝物流，而軟件公司將擁有不斷增加的機(jī)械和材料組合的數(shù)量，以優(yōu)化和模擬，雖然有巨大的增長潛力，但整個(gè)行業(yè)可能會(huì)遇到成長的痛苦。

  Scott說，軟件將幫助進(jìn)一步增強(qiáng)這些金屬技術(shù)。“我認(rèn)為我們將在3D打印硬件方面看到更大、更快的延續(xù)，并在2018年繼續(xù)關(guān)注軟件方面的生成設(shè)計(jì)和仿真。通用電氣的Atlas系統(tǒng)，Adira的TiledLaserMelting和一系列機(jī)器人定向能量沉積（DED）電池正式上市，這些承諾將為我們提供更大的部件。例如，更快的添加劑包括DesktopMetal的生產(chǎn)系統(tǒng)，其速度是激光金屬系統(tǒng)的100倍，Spee3D超聲波金屬冷噴涂工藝可以快速生產(chǎn)近凈成形零件，模擬可能成為所有金屬系統(tǒng)的AM工作流程的基礎(chǔ)，而生成設(shè)計(jì)將幫助工程師理解如何設(shè)計(jì)每種AM技術(shù)固有的自由度和約束條件。