不必完全熔化也能成形，廣島大學突破超硬材料 3D 列印
日本廣島大學研究團隊提出全新金屬積層製造方法，成功以 3D 列印製作工業級碳化鎢–鈷（WC-Co）硬質合金，在不完全熔化材料的情況下仍維持超過 1400HV 的高硬度，接近藍寶石與鑽石等超硬物質水準。相關成果發表於《International Journal of Refractory Metals and Hard Materials》
傳統硬質合金製程成本高、材料利用率有限
WC-Co 硬質合金廣泛應用於切削與建築工具等高耐磨場景，長期依賴粉末冶金（powder metallurgy）與高壓燒結製程生產。雖然此方法可獲得高強度與高耐久材料，但鎢與鈷原料價格昂貴，且整體良率與材料利用率仍有限，使產業持續尋求更具經濟效益的替代方案。
「軟化而非熔化」成為金屬 3D 列印關鍵突破
研究團隊導入積層製造（additive manufacturing，AM）並結合熱線雷射照射技術（hot-wire laser irradiation），透過讓金屬在沉積過程中被軟化而非完全熔化，避免晶粒過度成長，同時降低材料浪費與整體製造成本。
研究分別測試由硬質合金棒材引導沉積方向的棒材領先法（rod-leading method），以及由雷射主導、在棒材與鐵基材之間進行沉積的雷射領先法（laser-leading method）。兩種方法皆結合預熱填充線材與雷射能量以提升沉積效率，並在積層之間加入鎳基合金中間層，同時精準控制溫度區間，使其高於鈷的熔點但低於晶粒成長溫度，以確保材料結構穩定。
（Source：廣島大學）
仍待解決裂紋與穩定性
實驗結果顯示，新方法可在不產生缺陷或分解的情況下，維持傳統 WC-Co 的硬度與機械完整性，基材硬度超過 1400HV，已達工業應用等級。不過，不同製程路徑仍呈現差異，其中棒材領先法可能導致構建上層 WC 分解並產生缺陷，而雷射領先法則在硬度穩定性方面仍有優化空間。
研究團隊表示，下一步將聚焦裂紋控制與更複雜幾何形狀的製作能力，同時評估實際切削工具與其他材料體系的應用可行性。
金屬積層製造邁向高端材料應用
研究指出，以「軟化成形」取代傳統完全熔融的金屬製造思路，不僅適用於硬質合金，也具備拓展至其他高性能金屬材料的潛力。隨著耐久性與製程穩定度持續提升，金屬 3D 列印有望擴展至精密製造與切削工具等應用領域。
（首圖為示意圖，來源：Jonathan Juursema, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons）