Розроблено нову технологію тривимірного друку металевих виробів

Група інженерів з Ліверморської Національної лабораторії імені Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) розробила нову технологію тривимірного друку металевих виробів, яка дуже відрізняється від існуючих технологій лазерного плавлення металевого порошку, які повсюдно використовуються зараз в різних галузях промисловості.

У цій технології використовуються метали в критичному напівтвердих стані, які можуть витікати через сопло головки принтера під впливом прикладеного до них тиску. А подальший розвиток даної технології дозволить налагодити виробництво більш високоякісних і більш легких металевих виробів, які не потребують подальшої механічної обробки.

Розроблена технологія називається прямого друку металом (direct metal writing). У цій технології металева заготовка попередньо нагрівається до температури, при якій метал або сплав переходить в полутвердое-напівм’яке стан. У цьому стані в обсязі металу присутні дрібні тверді металеві частинки, оточені шаром рідкого металу, який вже встиг розплавитися. І при додатку до такого металу не дуже великого тиску тверді металеві частинки відриваються одна від одної, і метал починає текти через сопло головки, подібно зубній пасті, що видавлюється з тюбика.

Природно, що вийшовши з сопла тривимірного принтера і увійшовши в контакт з більш холодними шарами цього ж металу або матеріалу підкладки, метал остигає і стає твердим. Температура виходить з сопла металу підбирається так, щоб метал надійно сплавився з попередніми шарами і при цьому не початок утворюватися великої кількості дефектів у вигляді бульбашок або порожнин. “Головним питанням, яке нам довелося вирішити, був найточніший і жорсткий контроль над потоком металу, що виходить з головки принтера” – розповідає Енді Паскалл (Andy Pascall), – “І коли ми створили технологію такого контролю, ми отримали можливість друкувати різні структури таким способом , яким це не робилося ніколи раніше “.

Але, перш ніж дана технологія добереться до етапу промислового застосування, інженерами з LLNL буде необхідно виконати ще масу роботи. Першим завданням, яку вони будуть вирішувати в самому найближчому часі, стане завдання підвищення роздільної здатності тривимірного друку. А після цього вони перейдуть до задачі використання у пресі матеріалів, широко використовуваних в промисловості, алюмінію, титану і сплавів цих легких металів. В даний час в дослідному зразку тривимірного принтера використовується сплав вісмуту і олова, що має низьку точку плавлення. З одного боку це позбавляє від маси проблем і полегшує процес друку, а з іншого – призводить до появи додаткових складнощів, адже цей сплав швидко застигає і частки твердого металу забивають сопло головки принтера.

Зараз дослідники вже почали експериментувати з деякими сплавами алюмінію, які мають більш високу точку плавлення. Це, в свою чергу, призводить до виникнення цілого ряду технічних проблем, але, як то кажуть, “шкурка варта вичинки”, адже виготовлені з таких сплавів деталі і вузли можна буде використовувати на землі, в повітрі і в космосі.