Алюминиевый стул за минуты. Новая технология печати жидким металлом изобретена в США

За считанные минуты можно напечатать из расплавленного алюминия крупные детали типа ножек столов и каркасов стульев. Эта технология разработана учеными из Массачусетского технологического института. Суть нового метода под названием liquid metal printing (LMP) состоит в нанесении расплавленного алюминия по заданному пути на подложку из крошечных стеклянных шариков. После того как алюминий затвердевает получается 3д-объект.

Исследователи говорят, что эта новая технология LMP по меньшей мере в 10 раз быстрее до того известного способа печати жидким металлом, а процедура нагрева и расплавления металла более эффективна, чем некоторые другие методы.

Впрочем, высокая скорость изготовления деталей и их размер имеют и обратную сторону — уменьшенное в сравнении с рядом других технологий разрешение печати. Детали, изготовленные по принципу LMP, могли бы подойти для какого-то применения в архитектуре, строительстве или промышленном дизайне — сферах, где части или целые крупные объекты не нуждаются в мелких деталях или высокой точности.

Также эта технология может быть востребована для прототипирования из из переработанного металла или металлолома.

Для демонстрации разработчики печатали алюминиевые рамы и детали для столов и стульев, которые по итогу оказались достаточно прочными, чтобы выдержать послепечатную обработку.

Сейчас одной из популярных технологий печати металлами, является наплавка металла дуговой сваркой (wire arc additive manufacturing (WAAM), что тоже позволяет создавать большие достаточно с низким разрешением. Но, в отличие от LMP-объектов, из-за обилия сварных швов, они больше подвержены растрескиванию и деформации.

Для разработки своего 3D принтера исследователи опирались на свою предыдущую работу группы по быстрой жидкостной печати резиной и создали устройство, которое плавит алюминий, хранит расплав и подает его через сопло со скоростью, достаточно большой для того чтобы крупные детали можно напечатать всего за несколько секунд, а затем расплавленный алюминий остывает в течение нескольких минут.

Исследователи признаю что у высокой скорости печати есть и издержки — сложность в контроле и сравнивают процесс с открытым краном. Также сама плавка металла требует времени.

Алюминий был выбран из-за широкого использования и дешёвой переработки. Слитки алюминия размером с буханку хлеба помещаются в электрическую плавильную печь, где нагреваются до 700 градусов Цельсия (температура плавления алюминия равна 660 градусам).

Расплавленный алюминий хранится в покрытом графитовом тигле, а потом самотеком подается через керамическую насадку в печатный слой по заданной траектории. Ученые выявили опытным путём что чем большее количество алюминия они могут плавят, тем быстрее работает принтер.

«Расплавленный алюминий разрушает практически все на своем пути. Мы начали с сопел из нержавеющей стали, затем перешли к титану, прежде чем перейти к керамике. Но даже керамические форсунки могут засоряться, потому что нагрев кончика форсунки не всегда полностью равномерен «, — говорит аспират МТИ и участник команды разработчиков Зейн Карсан.

После долгих экспериментов в качестве подложки были выбраны крохотные, диаметром в 100 микрон, стеклянные шарики, которые способны выдержать температур расплавленного алюминия.

Подробнее процесс печати можно увидеть в ролике ниже

Источник: news.mit.edu