耶魯大學(xué)研究員開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單的金屬3D打印方法

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責(zé)任編輯：六月芳菲時(shí)間：2018-09-07 10:10

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[導(dǎo)讀]將金屬玻璃制成的金屬絲融合成金屬物體。

金屬3D打印具有革新現(xiàn)代制造業(yè)的巨大潛力。然而，使用激光將精細(xì)金屬粉末熔合在一起的現(xiàn)有金屬3D打印工藝具有其局限性。原因在于金屬通常不會(huì)以易于擠出的狀態(tài)存在。因此，這種方法通常成本高且復(fù)雜，并且需要笨重的支撐結(jié)構(gòu)，其不會(huì)因制造過(guò)程的高溫而變形。謝天謝地，耶魯大學(xué)的研究人員與一家名為Desktop Metals的公司合作，他們認(rèn)為他們已經(jīng)找到了一種比以往更容易制作3D打印金屬物體的方法。研究人員展示了一種新的3D打印方法，將金屬玻璃制成的金屬絲融合成金屬物體。

“我們?cè)谶@項(xiàng)工作中理論上證明，我們可以使用一系列其他大塊金屬玻璃，并致力于使該工藝更加實(shí)用和商業(yè)化，使金屬3D打印像熱塑性塑料的3D打印一樣簡(jiǎn)單實(shí)用， “耶魯大學(xué)機(jī)械工程與材料科學(xué)教授Jan Schroers說(shuō)。

與傳統(tǒng)金屬不同，大塊金屬玻璃（BMG）在其熱力學(xué)特性中具有超冷液體區(qū)域，并且在加熱時(shí)能夠經(jīng)歷連續(xù)軟化 - 這種現(xiàn)象存在于熱塑性塑料中，但不存在于傳統(tǒng)金屬中。這意味著B(niǎo)MG比大多數(shù)其他金屬更容易軟化，并且可以用于3D打印以生成堅(jiān)固的高強(qiáng)度金屬部件。

Schroers教授及其同事通過(guò)利用BMG中獨(dú)特的金屬軟化行為簡(jiǎn)化了金屬部件的增材制造。與這種塑料相似的特性是高強(qiáng)度和彈性極限，高斷裂韌性和高耐腐蝕性。該團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于由鋯，鈦，銅，鎳和鈹制成的具有良好特征且易于獲得的BMG，合金配方為：Zr44Ti11Cu10Ni10Be25。

該團(tuán)隊(duì)使用直徑為1毫米（mm），長(zhǎng)度為700毫米的非晶棒。使用460攝氏度的擠出溫度和10至1,000牛頓的擠出力以迫使軟化的纖維通過(guò)0.5mm直徑的噴嘴。然后將纖維擠出到400℃的不銹鋼網(wǎng)中，其中在至少一天過(guò)去之前不發(fā)生結(jié)晶，然后可以進(jìn)行機(jī)器人控制的擠出以產(chǎn)生所需的物體。

為了使BMG 3D打印成為一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，研究人員表示，他們使用的原材料應(yīng)該更廣泛地應(yīng)用。由于熱塑性塑料和BMG的FFF之間的相似性，該方法可以利用由熱塑性FFF社區(qū)構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)樵跓崴苄訤FF中已經(jīng)解決的許多工程挑戰(zhàn)可以容易地轉(zhuǎn)化為BMG的印刷。因此，這項(xiàng)研究可以幫助快速實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)大金屬的可訪(fǎng)問(wèn)和實(shí)際印刷。

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