Enfin, une simple imprimante 3D pour le métal

Anonim

Utilisés pour produire des objets tridimensionnels de presque tous les types, dans divers secteurs, y compris la santé, l'aviation et l'ingénierie, les documents imprimés en 3D ont vu le jour au cours de la dernière décennie. Des recherches publiées dans la revue Materials Today démontrent une nouvelle approche de l'impression 3D pour fusionner des filaments métalliques fabriqués à partir de verre métallique en objets métalliques.

Jan Schroers, professeur de génie mécanique et de science des matériaux à l'université Yale et à Desktop Metal, Inc., à Burlington, Massachusetts, États-Unis, soulignent avec leurs collègues que l'impression 3D des thermoplastiques est très avancée. les métaux sont toujours difficiles et limités. La raison étant que les métaux n'existent généralement pas dans un état où ils peuvent être facilement extrudés.

"Nous avons démontré théoriquement dans ce travail que nous pouvons utiliser toute une gamme de verres métalliques en vrac et travaillons à rendre le processus plus pratique et commercial pour rendre l'impression 3D des métaux aussi facile et pratique que la 3D. impression de thermoplastiques », a déclaré le professeur Schroers.

À la différence des métaux conventionnels, les verres métalliques en vrac (BMG) présentent dans leur profil thermodynamique une région liquide sur-refroidie et peuvent se ramollir continuellement lors du chauffage, phénomène présent dans les thermoplastiques, mais pas dans les métaux conventionnels. Le professeur Schroers et ses collègues ont ainsi montré que les BMG peuvent être utilisés en impression 3D pour générer des composants métalliques solides à haute résistance dans des conditions ambiantes du type de celles utilisées pour l'impression 3D thermoplastique.

Le nouveau travail pourrait faire échec aux compromis évidents dans le choix des composants thermoplastiques par rapport aux composants métalliques, ou vice-versa, pour une gamme de matériaux et d'applications d'ingénierie. La fabrication additive de composants métalliques a été développée précédemment, où un procédé de fusion par lit de poudre est utilisé, mais ceci exploite une source de chauffage très localisée, puis la solidification d'un métal en poudre façonné dans la structure souhaitée. Cette approche est coûteuse et complexe et nécessite des structures de support lourdes qui ne sont pas faussées par les températures élevées du processus de fabrication.

L'approche adoptée par le professeur Schroers et ses collègues simplifie la fabrication additive de composants métalliques en exploitant le comportement d'adoucissement unique des métaux chez les BMG. Associé à ce plastique, les caractéristiques sont les suivantes: haute résistance et limites élastiques, haute ténacité à la rupture et haute résistance à la corrosion. L'équipe s'est concentrée sur un BMG à base de zirconium, de titane, de cuivre, de nickel et de béryllium, avec une formule d'alliage: Zr44Ti11Cu10Ni10Be25. C'est un matériau BMG bien caractérisé et facilement disponible.

L'équipe a utilisé des tiges amorphes de 1 millimètre (mm) de diamètre et de 700 mm de longueur. Une température d'extrusion de 460 degrés Celsius est utilisée et une force d'extrusion de 10 à 1 000 Newtons pour forcer les fibres ramollies à travers une buse de 0, 5 mm de diamètre. Les fibres sont ensuite extrudées en un treillis d'acier inoxydable à 400 ° C dans lequel la cristallisation ne se produit qu'au moins un jour après, avant qu'une extrusion contrôlée par robot puisse être effectuée pour créer l'objet souhaité.

Lorsqu'on lui a demandé quels défis subsistaient pour faire de l'impression BMG 3-D une technique largement répandue, le professeur Schroers a ajouté: "Pour utiliser largement l'impression 3D BMG, des matières premières BMG pratiques disponibles pour un large éventail de BMG doivent être disponibles. Pour utiliser commercialement la fabrication de filaments fondus, la liaison couche à couche doit être plus fiable et cohérente. "

menu
menu