Endelig, en enkel 3-D-skriver for metall

Undertale the Musical (Juli 2019).

Anonim

Brukt til å produsere tredimensjonale objekter av nesten hvilken som helst type, på tvers av en rekke bransjer, inkludert helsevesen, luftfart og engineering, har 3-D-trykte materialer blitt eldre i løpet av det siste tiåret. Forskning publisert i tidsskriftet Materials Today demonstrerer en ny tilnærming til 3-D-utskrift for å smelte metalliske filamenter laget av metallisk glass i metalliske gjenstander.

Jan Schroers, professor i maskin- og materialvitenskap ved Yale University og Desktop Metal, Inc. i Burlington, Massachusetts, USA, sammen med kolleger påpeker at 3-D-utskrift av termoplast er svært avansert, men 3-D-utskrift av metaller er fortsatt utfordrende og begrenset. Årsaken er at metaller generelt ikke eksisterer i en tilstand at de lett kan ekstruderes.

"Vi har vist teoretisk i dette arbeidet at vi kan bruke en rekke andre bulkmetalliske briller og arbeider med å gjøre prosessen mer praktisk og kommersielt brukbar for å gjøre 3-D-utskrift av metaller så enkelt og praktisk som 3-D utskrift av termoplast, "sa prof. Schroers.

I motsetning til vanlige metaller har massemetallglass (BMG) en superkjølt væskegruppe i deres termodynamiske profil og kan gjennomgå kontinuerlig mykning ved oppvarming - et fenomen som er tilstede i termoplast, men ikke konvensjonelle metaller. Prof. Schroers og kolleger har således vist at BMGer kan brukes i 3-D-utskrift for å generere solide, høystyrke metallkomponenter under omgivelsesbetingelser av typen som brukes i termoplastisk 3-D-utskrift.

Det nye arbeidet kunne skreddersy de åpenbare kompromissene ved å velge termoplastiske komponenter over metallkomponenter, eller omvendt, for en rekke materialer og tekniske applikasjoner. Additiv produksjon av metallkomponenter har blitt utviklet tidligere, hvor en pulverbed-fusjonsprosess anvendes, men dette utnytter en svært lokalisert varmekilde og deretter størkning av et pulverformet metall formet til ønsket struktur. Denne tilnærmingen er kostbar og komplisert og krever uhåndterlige støttestrukturer som ikke forvrenges av de høye temperaturene i fremstillingsprosessen.

Tilnærming tatt av prof. Schroers og kollegaer forenkler additivproduksjon av metalliske komponenter ved å utnytte BMGs unike-blant-metalls mykningsadferd. Paret med denne plastiske egenskapen er høy styrke og elastiske grenser, høy bruddseighet og høy korrosjonsbestandighet. Teamet har fokusert på en BMG laget av zirkonium, titan, kobber, nikkel og beryllium, med legeringsformel: Zr44Ti11Cu10Ni10Be25. Dette er et godt karakterisert og lett tilgjengelig BMG materiale.

Laget brukte amorfe stenger med en diameter på 1 millimeter (mm) og en lengde på 700 mm. En ekstruderingstemperatur på 460 grader Celsius blir brukt og en ekstruderingskraft på 10 til 1000 Newtoner for å tvinge mykne fibre gjennom en 0, 5 mm diameter dyse. Fibrene ekstruderes deretter til et 400 ° C rustfritt stålmaske hvor krystallisering ikke forekommer før minst en dag har gått før en robotstyrt ekstrudering kan utføres for å skape den ønskede gjenstand.

På spørsmålet om hvilke utfordringer som står overfor å gjøre BMG 3-D utskrift en bred spredningsteknologi, sa Prof. Schroers: "For å kunne bruke BMG 3-D-utskrift, må praktisk BMG-råmateriale tilgjengelig for et bredt spekter av BMG-enheter bli gjort tilgjengelig For å kunne bruke smeltet filamentfabrikasjon kommersielt, må lag-til-lag-binding være mer pålitelig og konsistent. "

menu
menu