寻找稀土元素和其他关键材料的替代品是21世纪清洁能源技术面临的最大挑战之一，美国能源部艾姆斯实验室关键材料研究所的科学家认为3D打印机可以发挥重要作用在解决方案中。
3D打印已经吸引了行业和消费者的想象，使得创意能够从最初的设计阶段迅速发展到最终形式，使用的材料包括聚合物，陶瓷，纸张甚至食品。
然而，关键材料研究所(CMI)将以独特的方式应用3D打印过程的优势。CMI科学家正在使用该打印机作为传统铸造方法的替代方案，以简化大量组合材料研究的过程，在短时间内生产各种合金。
“金属3D打印机正逐渐变得越来越普遍，”Ames实验室和CMI的首席研究员Ryan Ott说。“它们可能成本很高，而且通常仅限于工业中的小规模增材制造。但对我们来说，这种设备有可能成为一种非常强大的研究工具。我们可以快速合成大型材料库。它开辟了许多新的可能性。“
CMI打印机是由美国新墨西哥州Albuquerque的Optomec制造的LENS MR-7，它使用来自计算机辅助设计软件的模型，通过激光熔化的金属粉末在基板上构建金属合金层。四个腔室向沉积头提供金属粉末，可以对其进行编程以产生几乎无限种类的合金成分。印刷在超低氧手套箱中进行，以保护高反应性材料的质量。在最近的一次演示中，打印机在20秒内生产出一英寸长，0.25英寸直径的不锈钢杆。
据称，这一过程将克服传统组合材料研究的一些障碍。
“问题在于它通常仅限于薄膜合成。这些薄膜样品并不总是代表材料的整体性质。例如，对稀土研究很重要的磁性不会与散装材料相同，“Ott解释说。
结合计算工作，实验技术以及与斯坦福同步加速器光源(SSRL)合作进行X射线表征，CMI的科学家们将能够加速寻找稀土和其他关键金属的替代品。
“现在我们有可能非常快速地筛选大量材料库，寻找最适合特定需求的属性，”Ott说。