3D-Metalldruck könnte dank neuer Methode billiger und effektiver werden

Genauso wichtig wie die Hardware und die Software, die sie unterstützt, sind die Materialien, die Sie in einen 3D-Drucker legen, um Ihre Vision zum Leben zu erwecken. Alle möglichen Experimente sind im Gange, um Wege zu finden, um den üblicherweise verwendeten Thermoplasten zu verbessern, der von Keramik über Metalle bis hin zu völlig neuen Materialien dünnflüssig sein kann.

Der 3D-Druck mit Metall ist offensichtlich eine Priorität der Forscher, die schon seit langem erkannt haben, dass der 3D-Druck das Prototyping revolutionieren kann. Erfinder können Bauteile und neue Teile schnell durchlaufen und schneller in die reale Welt bringen. Die Methoden, die wir bisher haben, sind jedoch umständlich und kostenintensiv. Sie erfordern den Einsatz von Metallpulver und ausgefeilte Stützstrukturen, um Ihren Verbundwerkstoff in die gewünschte Form zu bringen. Glücklicherweise meint ein Team von Forschern, die mit einem Unternehmen namens Desktop Metals zusammenarbeiten, dass sie einen Workaround haben.

"Wir haben in dieser Arbeit theoretisch gezeigt, dass wir eine Reihe anderer metallischer Massengläser verwenden können", erklärte Jan Schroers, Professor für Maschinenbau und Werkstoffwissenschaften an der Yale, in einer Erklärung. "Wir arbeiten daran, den Prozess praktischer und kommerzieller nutzbar zu machen, um den 3D-Druck von Metallen so einfach und praktisch zu gestalten wie der 3D-Druck von Thermoplasten."

Ihre Forschung wurde gerade in der Zeitschrift veröffentlicht Materialwissenschaften.

Warum ist 3D-Druck mit Metallen so hart?

Es gibt einen Grund, warum Thermoplast trotz seiner Mängel das Material der Wahl im 3D-Druck ist. Es kühlt schnell ab, ist superformbar, kostet nicht viel und es werden Anstrengungen unternommen, die Verbundstoffe noch stärker zu machen. Aber sie sind offensichtlich nicht annähernd so stark wie Metalle, die zwar extrem zäh sind, aber nicht ohne weiteres „extrudiert“ werden können (der Prozess, etwas zu formen, indem man es durch einen geformten Stempel drückt, eine Art, wie ausgefallene Bäcker Dekorationen machen, indem sie Zuckerguss drücken durch einen Spritzbeutel).

Dieser neue Ansatz umgeht diese Probleme, indem metallische Bulkglasfilamente (auch als amorphe Metalle bezeichnet) in die zu entwickelnden Metallobjekte eingeschmolzen werden. Metallisches Glas ist viel leichter zu erweichen und zu handhaben als herkömmliche Metalle. Die Studie verwendete eine Mischung aus Beryllium, Kupfer, Nickel, Titan und Zirkonium.

Das Metall wurde dann auf eine Extrusionstemperatur von 460 Grad Celsius erhitzt und dann durch ein erhitztes Gitter aus rostfreiem Stahl geführt, um zu verhindern, dass die Kristallisation zu schnell auftrat. Die letzten Teile des Extrusionsprozesses wurden dann von einem Roboter durchgeführt.

Die Forscher sagen, dass die verwendeten Rohstoffe breiter verfügbar sein sollten, damit ihre Methode in den Mainstream vordringen kann. Ihre Technik erfordert auch eine gewisse Verfeinerung, bevor sie kommerziell eingesetzt werden kann.