固态打印工艺固有的低温特性使制造商能够焊接不同金属层，而不必担心冶金不相容问题。
增材制造的主要卖点一直是自由度。 3D 打印的第一次革命主要集中在几何自由度上。您想要具有复杂内部通道的零件吗？然后3D打印出来。是否需要优化强度与重量的有机结构？然后考虑添加技术。客户要求每个零件都略有不同？预热 3D 打印机。
这些独特的功能使工程师能够设计出更轻、更高效、甚至更便宜的部件。此时此刻，行业领导者了解几何自由度以及如何利用这种自由度获利。随着其他行业变得更加开明，我们将看到 3D 打印的广泛应用，从根本上实现更好的几何设计。
但是增材制造前沿的下一步是什么？
基于固态键合而非熔焊的新型 3D 打印技术提供了将 3D 打印成功扩展到材料自由度的机会。
在基于熔化的焊接工艺中，多种金属在熔融状态下的混合物会导致复杂的冶金相互作用，例如热裂纹和不良的金属间化合物。固态打印工艺固有的低温允许焊接不同金属层，而不必担心冶金不相容问题。
超声波增材制造 (UAM) 是一种混合 3D 金属打印技术，它使用超声波振动能量来焊接一次将相似和不同的金属箔放在一起一层。该工艺在接近室温的温度下运行，并且不使用热量作为粘合机制。相反，该过程的超声波振动会擦洗并破坏表面氧化物，从而将金属晶格带入最终关闭，进而形成金属与金属的结合。
UAM 已广泛用于构建金属原料逐层变化的部件，使工程师能够打印梯度金属层压板或从一种金属到另一种金属的过渡接头。除了打印不同的金属外，固态焊接工艺还可以嵌入非金属。
早期的 UAM 研究侧重于将传感器（例如光纤应变计）嵌入金属基体中，以允许原位健康监测。
除了传感器，UAM 还可用于将陶瓷纤维嵌入到 3D 打印金属基复合材料 (MMC) 中。
Fabrisonic 最近完成了一项 MMC 强化研究，打印高强度 Nextel整个 6061 航空铝测试几何结构中特定位置的陶瓷纤维。选择性加固的工作原理是在需要的地方加入坚固、坚硬和可能很重的材料，并在应力较低的区域使用更轻、更具延展性的材料。团队爆炸在研究过程中以各种尺寸的纤维作为原料。
该研究得出结论，由于构建过程的固态性质，连续陶瓷纤维可以以最小的纤维断裂进行整合。
此外，拉伸测试表明，在超过周围基质屈服强度的负载下，应变可以从基质传递到高强度纤维。
在项目结束时，团队构建了两个复杂加载几何体的原型。一种是未增强的印刷 6061 铝。第二种是线增强 6061 铝。单片 6061 部件在 177,000 次循环后完全失效。第二块板用纤维增强，重量增加 9.4%，在测试资金耗尽之前运行了 20,000,000 次循环。
该数据明确表明在航空航天领域的应用，其中重量与性能的比值是一个关键指标。
3D 打印的 MMC 可用于高应力过渡区域，例如凸台和底座。
它们还可以因此可以用作止裂器，作为 GLARE 等产品的替代品。
材料自由度将使未来的设计师能够在“单个”3D 打印部件的不同位置定制材料特性。这很令人兴奋。
