Druk 3D z metali jak z termoplastów

Druk 3D z metali jak z termoplastów

Zespół naukowców z Yale University we współpracy z Desktop Metal bada możliwości druku 3D z metalu w metodzie zbliżonej do FFF. Ich koncepcja zakłada wykorzystanie szkła metalicznego (bulk metallic glasses, BMG). Nowatorska technologia ma stanowić tańszą i prostszą alternatywę dla obecnie wykorzystywanych procesów druku 3D z metalu.

Stosowane obecnie metody druku 3D z metalu nie należą do tanich, ani mało skomplikowanych. Chociaż wykonywane w ten sposób części mogą być od razu gotowe do użycia jako elementy konstrukcyjne czy implanty, technologie przyrostowe wykorzystujące metal do tej pory wliczane były w przemysłowe metody produkcji. Niemożliwe było wyekstrudowanie metalu niczym zwykłego termoplastu. Jednak dzięki projektowi zainicjowanemu przez Jana Schroersa, profesora inżynierii mechanicznej i inżynierii materiałowej na Yale University, otwierają się nowe możliwości wykorzystania metali w technologiach addytywnych.

Nowa metoda wykorzystuje szkło metaliczne, które powstaje z połączenia metali z niemetalami i, dzięki unikalnym właściwościom, może być użyte podobnie do „zwykłych” termoplastów w procesie druku 3D. Jan Schroers ze swoim zespołem już od kilku lat badał właściwości stopów szkła metalicznego. Według niego, uzyskany amorficzny materiał łączy w sobie właściwości termoplastów i metali. W pewnym obszarze profilu termodynamicznego poddawany wysokiej temperaturze materiał podlega stałemu mięknięciu – podobnie jak polimerowe termoplasty, dzięki czemu możliwa jest jego ekstruzja.

W badaniu wykorzystano BMG składające się z cyrkonu, tytanu, miedzi, niklu i berylu (Zr44Ti11Cu10Ni10Be25), chociaż liczba możliwych do uzyskania stopów sięga milionów, co daje duży zakres możliwych właściwości mechanicznych, magnetycznych i przewodnikowych. Pręt o średnicy 1mm i długości 700mm wykonany ze wspomnianego stopu użyto jako filament, ekstrudując go z siłą 10-100N w temperaturze 460oC  przez dyszę o średnicy 0,5mm na podgrzaną do 400oC siatkę nierdzewną stanowiącą stół roboczy, powstrzymującą krystalizację przez okres 24h.

Metoda wymaga kolejnych badań, nim wejdzie do stałego użytku. Konieczne jest udoskonalenie łączenia ze sobą warstw, potrzebne są też informacje dotyczące innych możliwych do wykorzystania stopów wraz z ich właściwościami. Oczywiście, druk z BMG nie zastąpi dotychczas używanej metody spiekania proszków metalowych w większości procesów produkcyjnych. Jednak ze względu na to, że  wymaga mniejszych nakładów finansowych związanych ze sprzętem i środkami bezpieczeństwa, generuje mniejsze straty materiału oraz pokonuje niektóre ograniczenia związane ze spiekaniem proszkowym, może okazać się lepszą alternatywą dla niektórych zastosowań – w tym i tych, w których obecnie używane są termoplasty.

Źródło: Michael A. Gibson, Nicholas M. Mykulowycz, Joseph Shim, Jan Schroers et al., 3D printing metals like thermoplastics: Fused filament fabrication of metallic glasses, Materials Today, Vol. 21, Issue 7, 2018, 697-702

KOMENTARZE

Przetwarzamy dane osobowe użytkowników witryny, zobacz szczegóły...

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close