上海
如何在不进行后续钻孔或不配备过滤器的情况下，使金属部件具备透气性？弗劳恩霍夫激光技术研究所的研究人员开发了一种创新方法，利用增材制造技术精确加工金属材料，实现了这一目标。
▲多孔结构增材制造的演示：弗劳恩霍夫 ILT 的金属徽标展示了通过集成的多孔区域可调节的渗透性
©弗劳恩霍夫激光研究所，亚琛，德国
▲多孔结构
©3D科学谷白皮书
3D科学谷洞察
通过精确控制孔隙率和渗透性，可以优化部件的功能，如提高电解槽和燃料电池的性能，确保氢气或液体的均匀分配和高效传输。此外，减少接缝和连接点，提高了部件的整体强度和可靠性，减少了因接缝和连接导致的潜在故障点。”
可调节的透气性
弗劳恩霍夫ILT将在2025年6月24日至27日在慕尼黑举办的激光光子世界展（Laser World of Photonics 2025）上展示这一新技术。在演示中，弗劳恩霍夫ILT的金属标志通过集成的多孔区域展示了可调节的透气性，仅需按下按钮即可控制。这一演示清晰地展示了致密区域与可渗透区域之间的可控渗透率。
▲增材制造组件中多孔区域的特写，展示了在致密区域和多孔区域之间进行针对性渗透控制。
©弗劳恩霍夫激光研究所，亚琛，德国
该方法基于激光粉末床熔融（LPBF）工艺，与以往专注于生产致密耐用组件不同，研究人员通过局部调整孔隙率，使组件在局部具备透气性或密实性，并且可在两种状态之间实现分级过渡。这一过程只需一个生产步骤，且可重复性高。
工艺原理：通过改变 LPBF 工艺参数，在局部区域引入孔隙率，从而实现可控的渗透性。这种方法允许在一个组件内结合不同密度的区域，既可以是明显的分离，也可以是逐步过渡。
设计自由度：与传统的金属泡沫或织物结构相比，该技术无需单独生产并纳入组件，避免了因接缝和连接导致的物理性能变化，如热和电阻的增加。这不仅节省了时间，还提高了设计自由度，即使是带有内部结构的复杂几何形状也能轻松制造。
应用前景：该技术在需要以可控方式分配、过滤或引导气体或液体的领域具有巨大潜力，尤其是在氢技术领域，如电解槽。这些设备由复杂的细胞堆栈组成，弗劳恩霍夫 ILT 正在研究是否可以直接增材制造这些层，包括特定的渗透区域，以减少部件数量、提高效率并降低成本。
未来展望
弗劳恩霍夫ILT的专家们已经与多个应用领域的最终用户建立了联系，包括涡轮机械、工具制造、热交换器、过滤器和化学品。在激光光子世界博览会上，他们将通过一个具体的演示器展示这些组件在实践中的样子：一个带有集成多孔区域的金属研究所徽标被放置在一个透明的水池中，按下按钮时空气流过这些区域，直观地展示了渗透性。
▲增材制造组件中多孔区域的特写，展示了在致密区域和多孔区域之间进行针对性渗透控制
©弗劳恩霍夫激光研究所，亚琛，德国
研究人员正在进一步研究如何通过过程参数精确控制渗透性，并计划让用户指定组件中需要的渗透性区域和程度，提供相应的设计和过程参数。与专注于特定应用领域的参与者不同，弗劳恩霍夫ILT采用开放的跨应用方法，旨在使这一技术能够被更多新的应用领域接受，特别是那些以前无法接触如此复杂制造方法的小型和中型企业。
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