3D-metaal kan goedkoper en effectiever worden dankzij de nieuwe methode

Net zo belangrijk als de hardware en de software waarmee ze worden aangedreven, zijn de materialen die u in een 3D-printer plaatst om uw visie tot leven te brengen. Allerlei experimenten zijn aan de gang om manieren te vinden om de thermoplastische stof te verbeteren die doorgaans wordt gebruikt, die dun kan zijn, van keramiek tot metalen tot nieuwe materialen.

3D-printen met metaal is duidelijk een prioriteit van onderzoekers, die al lang het potentieel van 3D-printen om prototypen te revolutioneren hebben gezien, waardoor uitvinders snel componenten en nieuwe onderdelen kunnen herhalen en sneller in de echte wereld kunnen brengen. Maar de methoden die we tot nu toe hebben, zijn arbeidsintensief en duur, en vereisen het gebruik van metalen in poedervorm en uitgebreide ondersteunende structuren om uw composiet in de gewenste vorm te vormen. Gelukkig denkt een team van onderzoekers die werken met een bedrijf genaamd Desktop Metals dat ze een oplossing hebben.

"We hebben in dit werk in theorie laten zien dat we een reeks andere bulk-metalen brillen kunnen gebruiken", legt Jan Schroers, een professor in engineering en materiaalkunde bij Yale, uit in een verklaring. "We zijn bezig om het proces praktischer en commercieel bruikbaarder te maken om 3D-printen van metalen net zo eenvoudig en praktisch te maken als het 3D-printen van thermoplasten."

Hun onderzoek werd zojuist in het tijdschrift gepubliceerd Materiaal kunde.

Waarom is 3D-printen met metalen zo moeilijk?

Er is een reden waarom thermoplastisch materiaal het materiaal bij uitstek is in 3D-printing ondanks de tekortkomingen ervan. Het koelt snel af, is super kneedbaar, het kost niet veel, en er zijn inspanningen aan de gang om de composieten nog sterker te maken. Maar ze zijn duidelijk lang niet zo sterk als metalen, die supersterk zijn maar niet gemakkelijk "geëxtrudeerd" kunnen worden (het proces van het vormen van iets door het door een gevormde matrijs te dwingen, een beetje zoals hoe chique bakkers versieringen maken door te knijpen door een spuitzak).

Deze nieuwe benadering lost die problemen op door het smelten van metaalachtige glasfilamenten (ook aangeduid als amorfe metalen) in de metalen objecten die worden ontworpen. Metaalglas is veel gemakkelijker te verzachten en te manipuleren dan conventionele metalen. De studie gebruikte een mix van beryllium, koper, nikkel, titanium en zirkonium.

Het metaal werd vervolgens tot een extrusietemperatuur van 460 graden Celsius verhit en vervolgens door een verwarmd rooster van roestvrij staal gevoerd om te voorkomen dat kristallisatie snel optreedt. De laatste delen van het extrusieproces werden vervolgens uitgevoerd door een robot.

Om ervoor te zorgen dat hun methode de mainstream binnendringt, zeggen onderzoekers dat de grondstoffen die ze gebruiken op grotere schaal beschikbaar moeten zijn. Hun techniek vereist ook enige verfijning, zeggen ze, voordat ze klaar zijn voor commercieel gebruik.