Nareszcie prosta, trójwymiarowa drukarka do metalu

Anonim

Wykorzystywana do produkcji trójwymiarowych obiektów niemal każdego rodzaju, w różnych branżach, w tym w służbie zdrowia, lotnictwie i inżynierii, drukowane materiały trójwymiarowe osiągnęły pełnoletność w ciągu ostatniej dekady. Badania opublikowane w czasopiśmie Materials Today pokazują nowe podejście do drukowania trójwymiarowego w celu połączenia metalowych włókien ciągłych ze szkła metalicznego w metalowe przedmioty.

Jan Schroers, profesor inżynierii mechanicznej i inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Yale i Desktop Metal, Inc., w Burlington, Massachusetts, USA, wraz z kolegami podkreśla, że ​​druk trójwymiarowy tworzyw termoplastycznych jest bardzo zaawansowany, ale drukowanie trójwymiarowe metale wciąż stanowią wyzwanie i są ograniczone. Powodem jest to, że metale ogólnie nie istnieją w stanie, w którym można je łatwo wytłaczać.

"Teoretycznie pokazaliśmy w tej pracy, że możemy użyć wielu innych metalowych szkieł i pracujemy nad tym, aby proces był bardziej praktyczny i użyteczny w handlu, aby druk 3D był tak łatwy i praktyczny jak 3-D. druk termoplastów "- powiedział prof. Schroers.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych metali, szklane szkiełka metaliczne (BMG) mają super chłodzony ciekły obszar w ich profilu termodynamicznym i są w stanie podlegać ciągłemu zmiękczaniu podczas ogrzewania - zjawisko występujące w termoplastach, ale nie w konwencjonalnych metalach. Prof. Schroers i współpracownicy wykazali w ten sposób, że BMG można stosować w drukowaniu trójwymiarowym w celu wytworzenia stałych metalowych elementów o dużej wytrzymałości w warunkach otoczenia, w rodzaju stosowanych w druku termoplastycznym trójwymiarowym.

Nowa praca mogłaby pójść krok w krok za oczywistymi kompromisami w wyborze elementów termoplastycznych w stosunku do elementów metalowych lub odwrotnie, w odniesieniu do szeregu materiałów i zastosowań inżynieryjnych. Wcześniej opracowywano addytywne wytwarzanie składników metalowych, w którym stosuje się proces spiekania ze sproszkowanym złożem, jednak wykorzystuje to wysoce zlokalizowane źródło ciepła, a następnie zestalenie sproszkowanego metalu ukształtowanego w pożądaną strukturę. Takie podejście jest kosztowne i skomplikowane i wymaga nieporęcznych struktur wsparcia, które nie są zniekształcane przez wysokie temperatury procesu wytwarzania.

Podejście przyjęte przez prof. Schroersa i współpracowników upraszcza addytywne wytwarzanie komponentów metalicznych dzięki wykorzystaniu wyjątkowych właściwości zmiękczania BMG w odniesieniu do metali. W połączeniu z tymi charakterystykami podobnymi do plastiku są wysokie wytrzymałości i limity sprężystości, wysoka wytrzymałość na pękanie i wysoka odporność na korozję. Zespół skupił się na BMG wykonanym z cyrkonu, tytanu, miedzi, niklu i berylu, o wzorze stopu: Zr44Ti11Cu10Ni10Be25. Jest to dobrze scharakteryzowany i łatwo dostępny materiał BMG.

Zespół wykorzystał amorficzne pręty o średnicy 1 milimetra (mm) i długości 700 mm. Stosuje się umiarkowany proces wytłaczania o temperaturze 460 stopni Celsjusza i siłę wytłaczania od 10 do 1000 niutonów, aby zmusić zmiękczone włókna przez dyszę o średnicy 0, 5 mm. Włókna są następnie wytłaczane do siatki ze stali nierdzewnej o temperaturze 400 ° C, przy czym krystalizacja nie następuje, dopóki nie minie co najmniej jeden dzień, zanim można przeprowadzić sterowane robotycznie wyciskanie w celu wytworzenia pożądanego przedmiotu.

Zapytany, jakie wyzwania wiążą się z tym, aby druk BMG 3-D był szeroko rozpowszechnioną techniką, prof. Schroers dodał: "W celu szerokiego zastosowania drukowania BMG 3-D, należy udostępnić praktyczny materiał BMG dostępny dla szerokiej gamy BMG. Aby wykorzystać komercyjnie wytwarzanie stopionego włókna, łączenie warstw z warstwą musi być bardziej niezawodne i spójne.

menu
menu