Новая методика, получившая название Liquid Metal Printing (LMP), позволяет получать алюминиевые изделия с высокой производительностью, за считанные минуты, но ценой низкого разрешения.
Методика основана на литье алюминиевого расплава в емкость, наполненную мелкодисперсным стеклянным порошком. Алюминий плавится в тигеле, затем расплав поступает в головку с керамическим соплом. Сопло перемещается в массе порошка по заданной траектории, одновременно подавая расплав, при этом стеклянный порошок помогает металлу сохранять форму в жидком состоянии, до перехода в твердую фазу. Это позволяет обходиться без выращивания опорных структур.
Толщину укладываемых линий можно регулировать настройкой потока, но о высоком разрешении говорить не приходится: получаются прочные, но грубые изделия, хотя в крайнем случае всегда можно задействовать механическую постобработку. Пока же разработчики акцентируют внимание именно на дешевизне и производительности, так как во многих приложениях высокое качество поверхностей не требуется. Заодно технология позволяет с легкостью перерабатывать алюминиевые отходы и хорошо подходит для функционального прототипирования с учетом обозначенных ограничений по детализации.
«Это совершенно новое направление в нашем представлении о производстве металлов, имеющее огромные преимущества. У него есть и недостатки, но многие окружающие нас вещи вроде мебели или зданий не требуют чрезвычайно высокого разрешения. Скорость и масштаб, а также повторяемость и энергопотребление — все это важные показатели», — рассказал кафедры архитектуры Массачусетского технологического института Скайлар Тиббитс.
Ближайший аналог новой технологии — 3D-печать металлической проволокой методом электродугового наплавления (WAAM, Wire Arc Additive Manufacturing). Проблема с последней в том, что при повторном нагревании уложенного материала, фактически сварке, возможно образование трещин и деформаций. В случае с Liquid Metal Printing материал остается в жидком состоянии до окончания печати, после чего в течение нескольких минут застывает с получением прочных, бесшовных изделий.
Одна из трудностей — долговечность самих сопел, через которые подается расплав, нагретый до 700°С. Другая — наполнитель, в котором осуществляется построение. Ученые опробовали графитовые порошки и соль, в итоге остановившись на стеклянном порошке — шариках диаметром сто микрометров. Сопла изготавливаются из жаропрочной керамики.
«Расплавленный алюминий разрушает практически все на своем пути. Мы начинали с сопел из нержавеющей стали, потом опробовали титан, а в итоге пришли к керамическим соплам. Даже с керамикой могут возникать пробки, так как нагревание в кончике сопла бывает неравномерным», — пояснил докторант Зейн Карсан.
Разработчики продолжают совершенствовать технологию в сторону повышения надежности и контроля над подачей расплава. С докладом научной команды можно ознакомиться по этой ссылке.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.