該實驗室的制造演示設施（MDF）是新型3D打印技術的早期研究領域的領導者，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，并且已經開始研究金屬。MDF的代表表示，到2018年，實驗室將重點發(fā)展“通過建模、模擬、表征和殘余應力的大規(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，并應用數(shù)據(jù)驅動分析進行零件鑒定和認證。

  特別是，中密度纖維板將通過一個新的過程來提高3D打印金屬部件的資格和認證，這一新的過程可以在正在進行的3D打印過程中實時采集圖像的自動化，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的關鍵，金屬AM存在重復性和質量控制問題。

  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在談到這個項目時說：“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金屬。特別是，新型高溫鎳合金“將導致更高效的能源生產的燃燒應用”，新鋁合金“將提高在車輛發(fā)動機的高溫應用中使用這些材料的能力。

  粘結劑噴射金屬3D打印，其中金屬粉末被綁定，然后燒結和滲透額外的金屬，是ORNL2018年的另一個重點。該實驗室正在探索如何將這項技術應用于3D打印注塑模具和鍛造模具，并采用“共形冷卻通道”來縮短生產周期。金屬3D打印已經被至少一家公司PROTIQ用于這種目的。

  Peter說：“粘結劑噴射技術也將用于3D打印先進材料，如用于汽車和采礦應用的輕質金屬基體/碳化物復合材料。隨著這些努力，ORNL正在開發(fā)新的軟件‘模擬通過粘結劑噴射在金屬粉末部件燒結過程中的收縮和變形’。”據(jù)實驗室宣稱，“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認為，雖然金屬AM將繼續(xù)成熟，但明年還不會完全成熟。“2017年是金屬AM從成為一個有潛力的孩子開始發(fā)展成為一個尷尬的青少年的一年，但2018年將不是AM成為一個全面運作的成年人的一年。隨著AM成熟，仍然會有相當大的成長痛苦，”Scott說。

  Scott指出了制造商在擴大3D打印設備生產時可能面臨的問題。“金屬AM機器的銷售量從每個訂單1-5個增長到40-70個，生產規(guī)模從一個面包箱的大小到一個冰箱的大小，隨著初創(chuàng)企業(yè)的擴大，材料選擇板塊不斷擴大，主要材料公司以新的材料配方進入AM空間。隨著AM的優(yōu)化，生成設計和仿真工具的進入，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，這種增長可能會大大增加，但硬件公司需要從每年數(shù)百臺到數(shù)千臺機器規(guī)模學習，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，但整個行業(yè)可能會遇到成長的痛苦。

  Scott說，軟件將幫助進一步增強這些金屬技術。“我認為我們將在3D打印硬件方面看到更大、更快的延續(xù)，并在2018年繼續(xù)關注軟件方面的生成設計和仿真。通用電氣的Atlas系統(tǒng)，Adira的TiledLaserMelting和一系列機器人定向能量沉積（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，而生成設計將幫助工程師理解如何設計每種AM技術固有的自由度和約束條件。