R&D magazine
2018_269_9
V zadnjih desetih letih so 3D tiskani materiali dosegli svoj razcvet. Uporablja se jih za izdelavo širokega spektra tridimenzionalnih predmetov za uporabo v najrazličnejših industrijah, od zdravstva do letalske industrije. Raziskava, objavljena v zborniku Materials Today ponuja novo tehnologijo 3D tiskanja, ki uporablja filamente iz kovinskega stekla, ki jih oblikuje v prave kovinske predmete.
Jan Schroers, profesor strojnega inženirstva in znanosti v zvezi z materiali na univerzi Yale s sodelavci, ter podjetje DesktopMetal Inc. so ugotovili, da je tiskanje kovin še vedno omejeno in težavno, kljub temu, da je na dugi strani 3D tiskanje termoplastike že zelo napredno. Vzrok težav so lastnosti kovin, da v naravnem stanju ne omogočajo iztiskanja skozi šobo.
Ta vsebina je samo za naročnike
»V tem članku smo teoretično dokazali, da je mogoča uporaba različnih kovinskih stekel, sedaj pa poskušamo poenostaviti proces in znižati ceno produkcije. Tako bi bilo tiskanje kovine enostavno in uporabno, kot je sedaj tiskanje termoplastik.« je povedal profesor Schroers.
Kovinska stekla (BMG) se od običajne kovine razlikujejo po tekočem stanju v svojem termodinamičnem profilu, kar jim omogoča, da se s temperaturo zmehčajo tako kot termoplastika. Prof. Schroers in njegovi sodelavci so tako prikazali možnost uporabe kovinskih stekel za 3D tiskanje, za ustvarjanje trdnih in vzdržljivih kovinskih izdelkov pri običajnih sobnih pogojih, enako kot že sedaj velja za termoplastiko.
Trenutno zaradi nepraktičnosti kovin v večini aplikacij tiskajo s termoplastičnimi materiali, čeprav bi bile kovine primernejše. Z uporabo novih kovinskih stekel bi lahko razširili 3D tiskanje kovin v veliko novih aplikacijah. Izdelava kovinskih predmetov z dodajanjem je sicer že razvita, vendar uporablja postopek zlitja kovinskega prahu (lasersko nataljevanje). Ta pristop je drag in zahteva nepriročne podporne strukture, te pa morajo biti odporne na visoke temperature, ki nastanejo v tem procesu.
Pristop raziskovalcev močno poenostavi izdelavo kovinskih izdelkov z dodajanjem z unikatno lastnostjo kovinskih stekel, da se z zvišanjem temperature zmehčajo. Poleg te lastnosti, ki si jo delijo s termoplastičnimi izdelki, imajo tako natisnjeni izdelki še visoko elastično trdnost, visoko odpornost proti pokanju ter odpornost na rjavenje. Raziskovalci so se osredotočili na kovinsko steklo iz cirkonija, titana, bakra, berilija in niklja s formulo zlitine: Zr44Ti11Cu10Ni10Be25.
Raziskovalci so uporabili amorfne palice premera 1 mm in dolžine 700 mm. Temperatura taljenja je 460°C, s silo potiskanja od 10 do 1000N skozi šobo premera 0,5mm pa vlakna potem iztisnejo na jekleno mrežico, segreto na 400°C, zaradi katere ne kristalizira vsaj 24 ur. V tem času je kovina v stanju, ki omogoča nanašanje s šobo.
»Da bi takšen način 3D tiskanja postal komercialno uporaben, bi morali ustvariti širši nabor materialov kovinskih stekel in zagotoviti boljše in doslednejše sprijemanje med posameznimi plastmi nanosa,« je še povedal prof. Schoers o bodočih izzivih ekipe.
Povzeto po: https://www.rdmag.com/news/2018/09/last-simple-3d-printer-metal
