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在腔体内，微波会接触腔体表面材料的电子，因此腔体材料的电阻直接决定了微波腔体的性能。腔体材料的理想电阻是零，天长3d打印，即**导状态。

制造**导微波

谐振腔的成本很高。3D打印有望显著降低成本，提高生产速度——但是3D打印是否会破坏材料的**导特性？在克里顿之前没人知道。

为了研究3D打印对材料**导特性的影响，克里顿团队打印了2个内壁形状复杂的谐振腔：他们选择性熔化铝粉以生成特定形状，3d打印黄金首饰，然后继续不断熔化铝粉，让熔融金属附着并成形在之前生成的毛坯上，3d打印耳环，如此这般直到完成。

这个过程既快又*，但是有几个潜在的问题。

首先，3D打印出来的腔体表面比较粗糙。其次，用于3D打印的铝粉和标准工业铝粉Al-6061的组分并不一样。3D打印铝粉中有占12%质量的硅粉，而标准工业铝粉中，硅粉只占0.8%的质量。3D打印铝粉包含0.118%的铁和0.003%的铜，而工业铝粉包含0.7%的铁、0.15%的铜和1.2%的镁。

之前没人知道表面粗糙度以及3D铝粉和工业铝粉的成分差异会导致什么结果。

克里顿团队决心回答这个问题。令他们吃惊的是，材料成分的差异并没有影响较终3D打印出来的微波谐振腔的**导特性。

根据克里顿团队的报道，该谐振腔在零下271.8℃进入**导状态，与理论预期一致，并且电特性与使用Al-6061工业铝粉制造的产品高度相似。“3D打印微波谐振腔的性能完全可以比拟使用Al-6061工业铝

粉生产的产品，并且3D打印导致的腔体内表面粗糙度增加没有影响较终性能。”

此外，他们抛光了其中一个3D打印腔体的内壁，将该腔体加到500℃，再自然冷却至室温。该过程使得作为杂质的硅原子被挤出材料结构。“500℃下的4小时退火处理成功将作为杂质的硅原子排除，腔体的Q值（微波能量损耗越低，Q值越高）提高了1倍。”

该研究的具有显著的潜在后继研究价值。一个可能的研究方向是在3D打印中使用更纯的铝粉，克里顿团队称，这应该可以制造出质量更高的谐振腔。另外一个方向是制造用传统制造方法无法生产的谐振腔腔

体，获得之前工程上无法实现的性能。

该研究开辟了用3D打印技术生产**导微波器件的新纪元。

*卢秉恒观点：3D打印将如何改变未来？

2.3D打印支持产品快速开发

3D打印可以制造形状复杂的零件，所想即所得。直接由设计数据驱动，不需要传统制造必须的工装夹具模具制造等生产准备，编程简单。在产品创新设计与设计验证中，特别方便，可以使产品开发周期与费用至少降低为一半。3D打印已经成为机电产品和装备快速开发的利器。

3.3D打印是节材制造技术

航空**等大型复杂结构件，传统上往往采用切削加工，95%~97%的昂贵材料被切除。

相比而言，3D打印仅在需要的地方堆积材料，材料利用率接近100|%。3D打印大大节约了材料和制造成本。在航空**装备研发及制造中有较其重要的价值。

4.3D打印是个性化制造技术

3D打印可以快速、低成本实现单件制造，使单件制造的成本接近批量制造。因此，3D打印特别适合个性化医疗和高端医疗器械，如人工骨、手术模型、骨科导航模板等。3D打印还是再制造技术，可以用于修复磨损零部件的再制造，如飞机发动机叶片、轧钢机轧辊等。它可以以较少的代价，获得**值。所以，3D打印应用在军械、远洋轮、海洋钻井平台乃至空间站的现场制造上，都具有特殊的优势。

5.3D打印开拓创新设计的新空间

3D打印可以制造传统制造技术无法实现的结构，为设计创新提供了非常大的创新空间。可以将数十个、数百个甚至更多的零件组装的产品一体化一次制造出来，大大简化了制造工序，节约了制造

和装配成本。以3D打印新工艺的视角对产品、装备再设计，可能是3D打印为制造业带来的较|大效益所在。值得注意的是，近两年，3D打印已经显现出颠覆性变革。如GE公司做的飞机发动机的喷嘴，把20个零件做成了一个零件，成本材料大幅度减少，还节省燃油15%。这是

一代发动机的概念。