3D-печать расплавленным алюминием
Изображение: MIT Self-Assembly Lab
Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали технологию аддитивного производства, которая позволяет производить детали, такие как ножки столов и каркасы стульев, за считанные минуты.
Их технология, называемая печатью жидким металлом (LMP), предполагает впрыскивание расплавленного алюминия в стеклянную пудру мелкой фракции. Исследователи говорят, что этот метод в 10 раз быстрее, чем другие процессы литья металлов. Правда, у него имеются и свои недостатки: хотя он может печатать детали большого размера, печать элементов с высокой точностью пока недоступна.
Например, детали, изготовленные с помощью LMP, могут подойти для некоторых применений в архитектуре, строительстве и промышленном дизайне, где компоненты более крупных конструкций часто не нуждаются в деталировке. Его также можно эффективно использовать для изготовления прототипов.
Демонстрируя процесс печати алюминиевых рам и деталей для столов и стульев, ученые показали, как изготовленные детали можно использовать создания функциональной мебели.
«Это совершенно другое направление в нашем представлении о производстве металлов, которое имеет ряд огромных преимуществ. У него есть и недостатки. Но большая часть нашего искусственного мира — вещи вокруг нас, такие как столы, стулья и здания — не требует чрезвычайно высокого разрешения. Скорость и масштаб, а также повторяемость и энергопотребление — все это важные показатели», — говорит Скайлар Тиббитс, доцент кафедры архитектуры и соавтор статьи, посвященной новой технологии.
Предыдущим проектом группы исследователей была технология быстрой печати жидкой резиной. На ее основе ученые и построили аппарат для плавки и экструзии расплавленного металла через сопло.
«Скорость процесса действительно высока, но ее очень сложно контролировать. Это более или менее похоже на открытие [водопроводного] крана. Необходимо расплавить большой объем материала, что занимает некоторое время, но как только он расплавится, то печать деталей не займет много времени», — объясняют ученые.
Метод впрыска расплавленного алюминия непосредственно в гранулированную стеклянную пыль, позволяет оператору 3D-печати обойтись без моделирования опор, для поддержки сформированной детали. Эксперименты с выбором материалов для заполнения печатного стола, показали, что для этой цели подходят мелкие стеклянные шарики размером 100 микрон. Они выдерживают температуру расплавленного алюминия, действуют как нейтральная суспензия, и позволяют металлу быстро остыть.
Ученые продолжат совершенствовать процесс 3D-печати. Они надеются обеспечить постоянный нагрев сопла и предотвратить его засорение, а также добиться полного контроля над потоком расплавленного материала
«Если бы мы могли сделать эту машину чем-то, что люди могли бы использовать для плавления переработанного алюминия и печати деталей, это изменило бы правила игры в производстве металлов. Сейчас [новый процесс] недостаточно надежен, но в [его совершенствовании] и состоит [наша] цель», — говорят они.
Впрочем, практическая ценность такого способа, пока находится под большим вопросом. Достаточно увидеть вблизи полученный результат, чтобы понять насколько он нуждается в окончательной обработке. Также стоит учитывать, что алюминий далеко не самый тугоплавкий металл, и если попытаться заменить его сплавами стали, то результат 3D-печати трудно предсказать. Вероятно, такой способ печати пригодится при штучном производстве некритичных к нагрузкам элементов, но для применения подобного метода в промышленных масштабах, необходимы очень серьезные изменения процесса.
