Os pesquisadores agora demonstraram a capacidade de criar metal amorfo, ou vidro metálico, ligas usando tecnologia de impressão tridimensional (3-D), abrindo a porta para uma variedade de aplicações - como motores elétricos mais eficientes, melhores materiais resistentes ao desgaste, materiais de maior resistência, e estruturas mais leves.

"Os vidros metálicos não têm as estruturas cristalinas da maioria dos metais - a estrutura amorfa resulta em propriedades excepcionalmente desejáveis, "diz Zaynab Mahbooba, primeiro autor de um artigo sobre a obra e doutorado. estudante do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da North Carolina State University.

Infelizmente, a fabricação de vidro metálico requer resfriamento rápido para evitar a formação da estrutura cristalina. Historicamente, isso significava que os pesquisadores só podiam moldar vidros metálicos em pequenas espessuras. Por exemplo, ligas amorfas de ferro não podiam ser fundidas com mais do que alguns milímetros de espessura. Essa limitação de tamanho é chamada de espessura crítica de fundição de uma liga.

“A ideia de usar manufatura aditiva, ou impressão 3-D, para produzir vidro metálico em escalas maiores do que a espessura crítica de fundição existe há mais de uma década, "Mahbooba diz." Mas este é o primeiro trabalho publicado que demonstra que podemos realmente fazer isso. Fomos capazes de produzir uma liga de ferro amorfa em uma escala 15 vezes maior do que sua espessura crítica de fundição. "

A técnica funciona aplicando um laser a uma camada de pó metálico, derreter o pó em uma camada sólida de apenas 20 mícrons de espessura. A "plataforma de construção" desce 20 mícrons, mais pó é espalhado na superfície, e o processo se repete. Como a liga é formada aos poucos, ele esfria rapidamente - mantendo suas qualidades amorfas. Contudo, o resultado final é um sólido, objeto de vidro metálico - não um objeto feito de laminado, camadas discretas da liga.

"Esta é uma prova de conceito que demonstra que podemos fazer isso, "diz Ola Harrysson, autor correspondente do artigo e Edward P. Fitts Distinguished Professor of Industrial Systems and Engineering na NC State.

"E não há razão para que esta técnica não possa ser usada para produzir qualquer liga amorfa, "Harrysson diz." Um dos fatores limitantes neste momento será a produção ou obtenção de pós metálicos de qualquer composição de liga que você estiver procurando.

"Por exemplo, sabemos que alguns vidros metálicos têm demonstrado enorme potencial para uso em motores elétricos, reduzindo o calor residual e convertendo mais energia dos campos eletromagnéticos em eletricidade. "

"Levará algumas tentativas e erros para encontrar as composições de liga que têm a melhor combinação de propriedades para qualquer aplicação, "Mahbooba diz." Por exemplo, você quer ter certeza de que não tem apenas as propriedades eletromagnéticas desejáveis, mas que a liga não é muito frágil para uso prático. "

"E porque estamos falando sobre manufatura aditiva, podemos produzir esses vidros metálicos em uma variedade de geometrias complexas - o que também pode contribuir para a sua utilidade em várias aplicações, "Harrysson diz.

O papel, "Fabricação aditiva de vidro metálico a granel à base de ferro maior do que a espessura crítica de fundição, "é publicado na revista Materiais Aplicados Hoje .