金屬玻璃的使用簡化了金屬的3D打印

使用金屬玻璃的3D打印工藝可以在某些行業(yè)中更換熱塑性塑料。耶魯大學(xué)，麻省理工學(xué)院和桌面金屬公司的研究人員共同合作，簡化了金屬3D打印，擴大了其在工業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用潛力，以及可使用該工藝打印的各種物體。這項由耶魯大學(xué)機械工程和材料科學(xué)教授Jan Schroers領(lǐng)導(dǎo)的研究采用了一種新方法，用金屬玻璃制作3D打印物體 - 這是一種相對較新的材料，甚至比一些最強的金屬更強，但具有塑料的柔韌性。

通過他們的工作，該團隊開發(fā)了一種工藝，可以使用金屬玻璃制成的金屬絲制成物體，大大簡化了金屬3D打印。到目前為止，由于使用材料的復(fù)雜性，金屬3D打印具有局限性。耶魯在耶魯新聞發(fā)布會上表示，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是金屬通常不存在于允許它們易于擠出的狀態(tài)。

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然而，使用所謂的大塊金屬玻璃(BMG)是一個不同的故事。這些材料可以在加熱時連續(xù)軟化 - 這也是熱塑性塑料所發(fā)現(xiàn)的，而不是傳統(tǒng)的金屬。“我們在這項工作中理論上證明，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打印一樣簡單實用，”他在新聞發(fā)布會上說。

具體而言，該團隊證明BMG可用于3D打印，以在類似于熱塑性3D打印的環(huán)境條件下生成固體，高強度金屬部件。研究人員發(fā)表了論文對他們在雜志工作材料今天。

在他們的工作中，該團隊使用了由鋯，鈦，銅，鎳和鈹制成的現(xiàn)成BMG材料，其直徑為1毫米，長度為700毫米。他們開發(fā)的工藝使用460攝氏度的擠出溫度和10至1000牛頓的擠出力，以迫使軟化的纖維通過0.5mm直徑的噴嘴。

施羅爾斯說：“一旦我們了解了加工條件，我們就會驚訝于這個過程的實用性。”通常，使用加熱成固體的粉末金屬進行金屬3D打印。但是，這個過程既復(fù)雜又昂貴。即使實現(xiàn)了，它也不總是產(chǎn)生所需的對象或組件。

BMG具有獨特的原子結(jié)構(gòu)，賦予它們特性，使它們的行為與傳統(tǒng)金屬不同。當(dāng)金屬玻璃從液體冷卻成固體時，它們的原子會沉淀成隨機排列而不是結(jié)晶，這是金屬通常所做的。

研究人員表示，利用BMG的這一特性，使用這些材料進行印刷可以消除公司在選擇熱塑性元件而不是金屬部件方面所做出的妥協(xié)，為航空航天，航空和工程等行業(yè)的新用途鋪平了道路。然而，仍然必須克服一些挑戰(zhàn)，以使BMG更可行地進行更廣泛的印刷，Schroers說。他說，其中包括實用BMG原料的可用性以及熔融長絲制造的層間粘合的更高可靠性和一致性。