Ученые разработали новую технологию трехмерной печати металлических изделий

Direct metal writing uses semi-solid heated metals forced through a 3D printer nozzleГруппа инженеров из Ливерморской Национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) разработала новую технологию трехмерной печати металлических изделий, которая в корне отличается от существующих технологий лазерного плавления металлического порошка, повсеместно используемых сейчас в различных отраслях промышленности. В этой технологии используются металлы в критическом полутвердом состоянии, которые могут вытекать через сопло головки принтера под воздействием приложенного к ним давления.

Картинки по запросу semi-solid heated metals 3D printer

А дальнейшее развитие данной технологии позволит наладить производство более высококачественных и более легких металлических изделий, не требующих последующей механической обработки.

Разработанная технология носит название прямой печати металлом (direct metal writing). В этой технологии металлическая заготовка предварительно нагревается до температуры, при которой металл или сплав переходит в полутвердое-полумягкое состояние.

Картинки по запросу semi-solid heated metals 3D printer

В этом состоянии в объеме металла присутствуют мелкие твердые металлические частицы, окруженные слоем жидкого металла, который уже успел расплавиться. И при приложении к такому металлу не очень большого давления твердые металлические частицы отрываются друг от друга, и металл начинает течь через сопло головки, подобно зубной пасте, выдавливаемой из тюбика.

Картинки по запросу semi-solid heated metals 3D printer

Естественно, что выйдя из сопла трехмерного принтера и войдя в контакт с более холодными слоями этого же металла или материала подложки, металл остывает и становится твердым. Температура выходящего из сопла металла подбирается так, чтобы металл надежно сплавился с предыдущими слоями и при этом не начало образовываться большого количества дефектов в виде пузырей или полостей. “Главным вопросом, который нам пришлось решить, был точнейший и жесткий контроль над потоком металла, выходящего из головки принтера” – рассказывает Энди Паскалл (Andy Pascall), – “И когда мы создали технологию такого контроля, мы получили возможность печатать различные структуры таким способом, которым это не делалось никогда ранее”.

Картинки по запросу semi-solid heated metals 3D printer

Но, прежде чем данная технология доберется до этапа промышленного применения, инженерами из LLNL будет необходимо проделать еще массу работы. Первой задачей, которую они будут решать в самом ближайшем времени, станет задача повышения разрешающей способности трехмерной печати. А после этого они перейдут к задаче использования в печати материалов, широко используемых в промышленности, алюминия, титана и сплавов этих легких металлов. В настоящее время в опытном образце трехмерного принтера используется сплав висмута и олова, имеющий низкую точку плавления. С одной стороны это избавляет от массы проблем и облегчает процесс печати, а с другой – приводит к появлению дополнительных сложностей, ведь этот сплав быстро застывает и частицы твердого металла забивают сопло головки принтера.

Картинки по запросу semi-solid heated metals 3D printer

Сейчас исследователи уже начали экспериментировать с некоторыми сплавами алюминия, которые имеют более высокую точку плавления. Это, в свою очередь, приводит к возникновению целого ряда технических проблем, но, как говорится, “овчинка стоит выделки”, ведь изготовленные из таких сплавов детали и узлы можно будет использовать на земле, в воздухе и в космосе.