3D-metallutskrift kan bli billigere og mer effektivt takk til ny metode

Like viktig som maskinvaren og programvaren som driver dem, er materialene du setter inne i en 3D-skriver for å få visjonen til liv. Alle typer eksperimenter er på vei for å finne måter å forbedre på termoplast som vanligvis brukes, som kan være spinkel, fra keramikk til metaller til helt nye materialer.

3D-utskrift ved hjelp av metall er åpenbart en prioritet for forskere, som lenge har sett 3D-utskriftens potensial til å revolusjonere prototyping, slik at oppfinnere raskt kan iterere på komponenter og nye deler og raskere få dem inn i den virkelige verden. Men de metodene vi har så langt er arbeidskrevende og kostbare, og krever bruk av pulverformede metaller og forseggjort støttestrukturer for å forme kompositten til ønsket form. Heldigvis tror et team av forskere som arbeider med et selskap som heter Desktop Metals, at de har en løsning.

"Vi har vist teoretisk i dette arbeidet at vi kan bruke en rekke andre bulk metalliske briller," forklarer Jan Schroers, professor i ingeniør- og materialvitenskap ved Yale, i en uttalelse. "Vi jobber med å gjøre prosessen mer praktisk og kommersielt brukbar for å gjøre 3D-utskrift av metaller så enkelt og praktisk som 3D-utskrift av termoplast."

Deres forskning ble nettopp publisert i tidsskriftet Materialvitenskap.

Hvorfor er 3D-utskrift med metaller så vanskelig?

Det er grunnen til at termoplast er det materialet du velger i 3D-utskrift til tross for manglene. Det avkjøles raskt, er supermalbart, det koster ikke veldig mye, og det er gjort anstrengelser for å gjøre komposittene enda sterkere. Men de har tydeligvis ikke nesten like sterke som metaller, som er super tøffe, men kan ikke lett "ekstruderes" (prosessen med å forme noe ved å tvinge det gjennom en formet dør, som om hvordan fancy bakere gjør dekorasjoner ved å klemme på frosting gjennom en rørpose).

Denne nye tilnærmingen kommer rundt disse problemene ved å fuse metalliske bulkglassfilamenter (også referert til som amorfe metaller) inn i metallobjektene som er utformet. Metallisk glass er mye lettere å myke og manipulere enn vanlige metaller. Studien brukte en blanding av beryllium, kobber, nikkel, titan og zirkonium.

Metallet ble deretter oppvarmet til en ekstruderingstemperatur på 460 grader Celsius, og deretter matet gjennom et oppvarmet nett laget av rustfritt stål for å forhindre krystallisering fra å forekomme raskt. De siste delene av ekstruderingsprosessen ble deretter utført av en robot.

For at deres metode skal gå inn i det vanlige, sier forskerne at råmaterialene de brukte, skal gjøres mer allment tilgjengelige. Deres teknikk krever også litt raffinering, sier de, før de er klare for kommersiell bruk.