行业资讯

资讯中心
耶鲁新发现有望推动块体非晶3D打印技术快速发展
09/14/2018
0

近年来,基于熔丝制造技术实现热塑性塑料的3D打印,已经逐渐发展成为一项相当成熟的制造手段。相较之下,金属材料的3D打印仍然面临着诸多限制与挑战。


从可加工性角度而言,金属与塑料之间如此悬殊的差距,主要是由于常见的金属缺乏良好的热塑性。另一方面,块体非晶材料作为一种特殊的金属合金,却拥有着与塑料相似的热塑性质。将其加热到玻璃化转变温度之上后,其能逐渐软化,因此在较低的压力之下即可发生变形,从而弥合了金属与塑料在可加工性能方面的差距。


尽管如此,目前块体非晶的3D打印仍然主要基于传统的粉床熔融技术,能否基于块体非晶特有的热塑性简化其3D打印工艺,成为了一个亟待探讨的课题。


近日,耶鲁大学教授Jan Schroers课题组利用广泛应用于热塑材料3D打印的熔丝制造技术,实现了Zr基大块非晶的3D打印。经由3D打印技术得到的非晶部件结构紧实,且仍然保持着无定型态,未观察到晶化现象。 


简化加工流程  提升打印速度

与常见的金属3D打印技术相比,利用熔丝制造技术3D打印的块体非晶拥有显著优点:无需真空或保护气氛环境;免去了激光源或电子束源带来的能源消耗;无需制备非晶粉末或烧结,简化了加工流程;提升了打印速度,达到了10mm3/s


强度超以往3D打印块体非晶最高纪录

这项技术成功的关键在于,块体非晶本身所具有的热塑性能,以及层与层之间的冶金结合。拉伸试验结果显示,利用这项技术加工得到的块体非晶部件,其强度超过了以往3D打印块体非晶的最高纪录,足以跻身于金属3D打印所能达到的最高强度之列。


加工温度低  避免再结晶

除此之外,熔丝制造技术加工时无需真空或惰性气体环境,同时相对较低的加工温度也避免了非晶重熔而可能引起的再结晶及热收缩。


该研究表明,熔丝制造技术是实现块体非晶3D打印的有效手段,有望推动块体非晶3D打印技术的快速发展。

 

1:连续打印而成的块体非晶部件

2:间断打印而成的块体非晶部件

3:上述两种打印方式能够得到紧实、不含孔洞的部件

4:图3的放大图像



(来源:《中国科学报》 (2018-09-06 第6版 前沿)   2018-09-06)