3D-metallutskrift kan bli billigare och mer effektivt tack vare ny metod

Lika lika viktigt som hårdvaran och mjukvaran som driver dem är de material som du sätter in i en 3D-skrivare för att få din syn till liv. Alla typer av experiment pågår för att hitta sätt att förbättra den termoplast som vanligtvis används, vilket kan vara tyndt, från keramik till metaller till helt nya material.

3D-tryckning med metall är uppenbarligen en prioritet för forskare, som länge sett 3D-utskriftens potential att revolutionera prototyper, vilket gör att uppfinnare snabbt kan iterera på komponenter och nya delar och snabbare få dem in i den verkliga världen. Men de metoder vi har hittills är mödosamma och kostsamma, vilket kräver användning av pulverformiga metaller och utarbetade stödstrukturer för att forma din komposit i önskad form. Tack och lov tror ett team av forskare som arbetar med ett företag som heter Desktop Metals att de har en lösning.

"Vi har visat teoretiskt i detta arbete att vi kan använda en rad andra stora metallglasögon", förklarade Jan Schroers, professor i ingenjörsvetenskap och materialvetenskap vid Yale. "Vi arbetar med att göra processen mer praktisk och kommersiellt användbar för att göra 3D-utskrift av metaller lika enkelt och praktiskt som 3D-tryckning av termoplaster."

Deras forskning har just publicerats i tidningen Materialvetenskap.

Varför är 3D-utskrift med metaller så svårt?

Det finns en anledning till varför termoplast är det material som valts i 3D-utskrift trots sina brister. Det kyler snabbt, är superformbart, det kostar inte mycket, och det görs ansträngningar för att göra kompositerna ännu starkare. Men de har uppenbarligen inte nästan lika starka som metaller, som är mycket tuffa men kan inte lätt "extruderas" (processen att forma något genom att tvinga det genom en formad form, som om hur fina bakare gör dekorationer genom att klämma på glasyr genom en rörpåse).

Detta nya tillvägagångssätt kommer runt dessa problem genom att smälta metalliska bulkglasfibrer (även benämnda amorfa metaller) i metallobjekten som utformas. Metallglas är mycket lättare att mjukna och manipulera än konventionella metaller. Studien använde en blandning av beryllium, koppar, nickel, titan och zirkonium.

Metallen värmdes sedan upp till en strängsprutningstemperatur av 460 grader Celsius och matades sedan genom ett uppvärmt nät tillverkat av rostfritt stål för att förhindra att kristallisering sker snabbt. De sista delarna av extrusionsprocessen utfördes sedan av en robot.

För att deras metod ska gå in i det vanliga, säger forskare att de råmaterial de använde bör göras mer allmänt tillgängliga. Deras teknik kräver också viss raffinering, säger de, innan den är klar för kommersiell användning.