Ученые создали простой 3D-принтер для печати металлом
Специалисты Йельского университета и массачусетской компании Desktop Metal, Inc., продемонстрировали новый подход к 3D-печати, использовав для создания объектов волокна из металлического стекла.
За последние 10 лет 3D-принтеры получили широкое распространение в разных отраслях: медицине, авиастроении и пр. Но металл и его производные в качестве сырья используется редко. Исследователи из Йельского университета, вместе с сотрудниками Desktop Metal, Inc., постарались заполнить этот пробел, сообщает phys.org. Результаты проекта представлены в Materials Today.
Ограниченное использование металла в 3D-печати обусловлено тем, что он редко существует в готовом для экструзии состоянии, отмечает Йельский профессор Ян Шроерс.
«В этой работе мы теоретически показали, что можем использовать разные виды металлического стекла для получения рационального и пригодного для коммерческого применения сырья для 3D-принтеров. Так печать металлами станет такой же простой и практичной, как термопластикам», — объяснил специалист.
В отличие от обычных металлов, объемные металлические стекла (BMG) имеют в термодинамическом профиле переохлажденный жидкий регион. Он может переживать непрерывное размягчение при нагреве – явление, присущее термопластикам. Профессор Шроерс с коллегами показали, что BMG можно использовать в 3D-печати для получения твердых и прочных металлических компонентов. Условия при этом такие же, как и при работе с термопластиком.
Проект может обойти очевидные компромиссы при выборе «чернил» для 3D-принтеров. Так, он предлагает упрощенную альтернативу аддитивному производству металлических компонентов. Стандартная технология требует точного локального нагрева. Этап отличается сложностью и высокой стоимостью.
Команда профессора Шроерса сосредоточилась на BMG из циркония, титана, меди, никеля и бериллия с формулой сплава Zr44Ti11Cu10Ni10Be25. Это – хорошо изученный и доступный материал. Группа использовала аморфные стержни, диаметром 1 мм и длиной 700 мм. При температуре 460°С и усилии в 10-1000 Н размягченные волокна выдавливались через сопло, диаметром 0,5 мм. Затем, при 400°С они превращались в сетку из нержавеющей стали, кристаллизация в которой не происходила минимум сутки после окончания печати. Этого времени было достаточно для создания желаемого объекта с помощью управляемой роботом экструзии.
Для выхода технологии на рынок, по мнению авторов, необходимо добиться более прочной связи между слоями продукта.
