ในที่สุดเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบธรรมดาสำหรับโลหะ

Anonim

ใช้ในการผลิตวัตถุสามมิติเกือบทุกชนิดในหลายภาคอุตสาหกรรมรวมถึงการดูแลสุขภาพการบินและวิศวกรรมวัสดุพิมพ์ 3 มิติมีอายุมากขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Materials Today เป็นการสาธิตวิธีการใหม่ในการพิมพ์แบบ 3 มิติเพื่อหลอมลวดโลหะที่ทำจากแก้วโลหะเป็นวัตถุโลหะ

Jan Schroers ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและวัสดุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยลและ Desktop Metal ในเบอร์ลิงตันแมสซาชูเซตส์ประเทศสหรัฐอเมริกาพร้อมกับเพื่อนร่วมงานชี้ให้เห็นว่าการพิมพ์พลาสติกเทอร์โมพลาสติกแบบ 3 มิติจะก้าวหน้ามาก แต่การพิมพ์ 3 มิติ โลหะยังคงมีความท้าทายและ จำกัด อยู่ เหตุผลที่โลหะทั่วไปไม่มีอยู่ในสถานะที่สามารถรีดออกได้อย่างง่ายดาย

"เราได้แสดงให้เห็นในทางทฤษฎีในงานวิจัยนี้ว่าเราสามารถใช้แว่นตาชนิดอื่น ๆ เป็นกลุ่มและกำลังพยายามทำให้กระบวนการนี้เป็นไปได้ในทางปฏิบัติมากขึ้นและเป็นประโยชน์ในเชิงพาณิชย์เพื่อให้การพิมพ์โลหะแบบ 3 มิติเป็นเรื่องง่ายและเป็นประโยชน์ได้เหมือนกับแบบ 3 มิติ การพิมพ์เทอร์โมพลาสติก "ศาสตราจารย์ชูโรเออร์กล่าว

แว่นตาโลหะขนาดใหญ่ (BMGs) มีสภาพเป็นของเหลวที่ระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิสูงและสามารถทนต่อความร้อนได้อย่างต่อเนื่องเมื่อเกิดความร้อนซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่ในเทอร์โมพลาสติก แต่ไม่ใช่โลหะธรรมดา ศาสตราจารย์ Schroers และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่า BMGs สามารถใช้ในการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างชิ้นส่วนโลหะที่มีความแข็งแรงสูงภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ใช้ในการพิมพ์แบบเทอร์โมพลาสติก 3 มิติ

งานใหม่นี้อาจทำให้เกิดการประนีประนอมที่เห็นได้ชัดในการเลือกส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติกผ่านชิ้นส่วนโลหะหรือในทางกลับกันสำหรับงานด้านวัสดุและวิศวกรรม การผลิตชิ้นส่วนโลหะผสมเสริมได้รับการพัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ซึ่งใช้กระบวนการหลอมฟิวชั่นของผงแป้ง แต่ใช้ประโยชน์จากแหล่งความร้อนที่มีความร้อนสูงและแข็งตัวของโลหะผงที่มีรูปร่างเป็นโครงสร้างที่ต้องการ วิธีนี้มีค่าใช้จ่ายสูงและซับซ้อนและต้องใช้โครงสร้างรองรับที่ไม่ได้บิดเบี้ยวเนื่องจากอุณหภูมิสูงในกระบวนการผลิต

แนวทางของศาสตราจารย์ชูโรเออร์และเพื่อนร่วมงานช่วยลดความยุ่งยากในการผลิตชิ้นส่วนโลหะโดยการหาประโยชน์จากพฤติกรรมการลดลงของ BMGs ในหมู่โลหะ จับคู่กับลักษณะพิเศษแบบพลาสติกนี้มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงมีความเหนียวแตกหักสูงและมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง ทีมงานได้จดจ่ออยู่กับ BMG ที่ทำจากเซอร์โคเนียมไทเทเนียมทองแดงนิกเกิลและเบริลเลียมโดยใช้สูตรอัลลอยด์: Zr44Ti11Cu10Ni10Be25 นี่เป็นวัสดุ BMG ที่มีคุณสมบัติโดดเด่นและพร้อมใช้งาน

ทีมใช้แท่งอสัณฐานขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มิลลิเมตร (มม.) และยาว 700 มม. ใช้อุณหภูมิการอัดขึ้นรูป 460 องศาเซลเซียสและแรงอัดรีดจาก 10 ถึง 1, 000 นิวตันเพื่อบังคับเส้นใยที่อ่อนลงผ่านหัวฉีดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.5 มม. จากนั้นเส้นใยจะถูกอัดลงในตาข่ายสแตนเลสสตีล 400 องศาเซลเซียสทำให้การตกผลึกไม่เกิดขึ้นจนกว่าจะผ่านไปอย่างน้อยหนึ่งวันก่อนที่จะสามารถดำเนินการรีดขึ้นรูปที่ควบคุมด้วยหุ่นยนต์เพื่อสร้างวัตถุที่ต้องการได้

เมื่อถามถึงความท้าทายที่จะทำให้ BMG 3-D พิมพ์เป็นเทคนิคกว้าง ๆ ศาสตราจารย์ Schroers กล่าวเสริมว่า "ในการใช้งานพิมพ์ BMG 3-D ใช้วัสดุ BMG ในทางปฏิบัติสำหรับ BMGs ในวงกว้างจะต้องมีจำหน่าย ในการใช้การผลิตเส้นใยสังเคราะห์ในเชิงพาณิชย์การเชื่อมโยงระหว่างชั้นกับชั้นจะต้องมีความน่าเชื่อถือและสอดคล้องกันมากขึ้น "

menu
menu