چاپ سه بعدی فلزات

چاپ سه بعدی فلز پتانسیل قابل توجهی برای ایجاد انقلابی در تولید مدرن دارد. دلیل اینکه فلزات به طور کلی در حالتی که بتوان آنها را به راحتی اکسترود کرد وجود ندارند، این است که فرایند های چاپ سه بعدی فلز موجود که در آن از لیزر برای ذوب پودر فلز استفاده می کنند محدودیت هایی دارد. بنابراین این روش اغلب پر هزینه و پیچیده است و نیازمند ساختارهای پشتیبانی سنگینی است که در دماهای بالای فرایند تولید تاب بر ندارند. به لطف محققان دانشگاه ییل که با همکاری شرکتی به نام Desktop Metals فکر می کنند راهی بسیار راحت نسب به تمام راه های گذشته برای چاپ سه بعدی فلز پیدا کرده اند. محققان یک رویکرد جدید چاپ سه بعدی برای ذوب و اتصال فیلامنت های فلزی ساخته شده از شیشه فلزی ارائه داده اند.

رویکرد جدید چاپ سه بعدی فلزات

Jan Schroers، استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد در دانشگاه ییل گفت: “ما در این پروژه به صورت تئوری نشان داده ایم که می توانیم از طیف وسیعی از شیشه های فلزی استفاده کنیم و فرآیند چاپ سه بعدی فلز را به اندازه چاپ سه بعدی ترموپلاستیک ها عملی و از نظر تجاری قابل استفاده کنیم”

بر خلاف فلزات معمولی، شیشه های فلزی حجمی یا همان BMG ها دارای یک ناحیه مایع فوق سرد در پروفیل ترمودینامیکی خود هستند که می توانند تحت حرارت دادن بطور پیوسته نرم شوند. این بدان معنی است که BMG ها می توانند راحت تر از سایر فلزات نرم شوند و می توانند در چاپ سه بعدی برای تولید قطعات جامد و با مقاومت بالا استفاده شوند.

پروفسور اسکرورز و همکارانش ساخت افزایشی قطعات فلزی را با بهره گیری از رفتارهای نرم شوندگی منحصر به فرد فلزات BMG ساده می کنند. علاوه بر ویژگی های شبه پلاستیکی ویژگی هایی از قبیل مقاومت بالا، محدودیت های الاستیکی، سختی بالا در برابر شکستگی و مقاومت بالا در برابر خوردگی از دیگر ویژگی های شیشه های فلزی حجمی می باشند. این تیم بر روی یک BMG قابل دسترس و با خصوصیات عالی ساخته شده از زیرکونیوم، تیتانیوم، مس، نیکل و بریلیم با فرمول آلیاژ Zr44Ti11Cu10Ni10Be25 تمرکز کردند.

این تیم از میله های آمورف با قطر ۱ میلیمتر و طول ۷۰۰ میلیمتر استفاده کردند. دمای اکسترود ۴۶۰ درجه سانتیگراد و به منظور اعمال نیرو برای نرم شدن و تزریق فیلامنت از یک نازل به قطر ۰٫۵ میلیمتر از نیروی ۱۰ تا ۱۰۰۰ نیوتن استفاده می شود. سپس بافت ها به یک مش فولاد ضد زنگ ۴۰۰ درجه سانتیگراد جایی که تبلور تا زمانی که حداقل یک روز از یک عملیات اکسترود کنترل شده به صورت رباتیکی برای ایجاد شی مورد نظر نگذرد رخ نمی دهد تزریق می شود.

محققان بر این باورند که برای فراگیر شدن چاپ سه بعدی BMG ها مواد اولیه مورد استفاده باید به طور گسترده ای در دسترس قرار گیرند. با توجه به شباهت بین چاپ سه بعدی ترموپلاستیک ها و BMG ها به روش FFF، این روش می تواند زیرساخت های فناوری ساخته شده توسط انجمن FFF ترموپلاستیک را به عنوان بسیاری از چالش های مهندسی حل شده در FFF ترموپلاستیک را به راحتی به چاپ BMG تبدیل کند. به عنوان یک نتیجه، این تحقیق می تواند به تحقق بخشیدن سریع این روش و قابل دسترس شدن چاپ سه بعدی عملی فلزات کمک کند.