Usado para produzir objetos tridimensionais de quase qualquer tipo, em uma variedade de setores, incluindo saúde, aviação e engenharia, Os materiais impressos em 3-D amadureceram na última década. Pesquisa publicada na revista Materiais Hoje demonstra uma nova abordagem para impressão 3-D para fundir filamentos metálicos feitos de vidro metálico em objetos metálicos.

Jan Schroers, Professor de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais na Universidade de Yale e Desktop Metal, Inc., em Burlington, Massachusetts, EUA, juntamente com colegas apontam que a impressão 3-D de termoplásticos é altamente avançada, mas a impressão 3D de metais ainda é desafiadora e limitada. A razão é que os metais geralmente não existem em um estado que possam ser facilmente extrudados.

"Mostramos teoricamente neste trabalho que podemos usar uma variedade de outros vidros metálicos a granel e estamos trabalhando para tornar o processo mais prático e comercialmente utilizável para tornar a impressão 3-D de metais tão fácil e prática quanto a 3-D impressão de termoplásticos, "disse o Prof. Schroers.

Ao contrário dos metais convencionais, vidros metálicos a granel (BMGs) têm uma região de líquido super-resfriado em seu perfil termodinâmico e são capazes de sofrer amolecimento contínuo mediante aquecimento - um fenômeno que está presente em termoplásticos, mas não metais convencionais. O Prof. Schroers e colegas mostraram, portanto, que os BMGs podem ser usados ​​na impressão 3-D para gerar sólidos, componentes de metal de alta resistência em condições ambientais do tipo usado na impressão 3-D de termoplásticos.

O novo trabalho pode contornar os compromissos óbvios na escolha de componentes termoplásticos em vez de componentes de metal, ou vice-versa, para uma variedade de materiais e aplicações de engenharia. A fabricação aditiva de componentes de metal foi desenvolvida anteriormente, onde um processo de fusão de leito de pó é usado, no entanto, isso explora uma fonte de aquecimento altamente localizada, e então a solidificação de um metal em pó moldado na estrutura desejada. Esta abordagem é cara e complicada e requer estruturas de suporte pesadas que não sejam distorcidas pelas altas temperaturas do processo de fabricação.

A abordagem adotada pelo Prof. Schroers e colegas simplifica a manufatura aditiva de componentes metálicos, explorando o comportamento de amolecimento único entre metais dos BMGs. Combinado com este plástico, as características são de alta resistência e limites elásticos, alta resistência à fratura, e alta resistência à corrosão. A equipe se concentrou em um BMG feito de zircônio, titânio, cobre, níquel e berílio, com fórmula de liga:Zr44Ti11Cu10Ni10Be25. Este é um material BMG bem caracterizado e prontamente disponível.

A equipe usou hastes amorfas de 1 milímetro (mm) de diâmetro e 700 mm de comprimento. Um temperado de extrusão de 460 graus Celsius é usado e uma força de extrusão de 10 a 1, 000 Newtons para forçar as fibras amolecidas através de um bico de 0,5 mm de diâmetro. As fibras são então extrudadas em uma malha de aço inoxidável de 400 ° C, em que a cristalização não ocorre até que pelo menos um dia tenha passado, antes que uma extrusão controlada por robôs possa ser realizada para criar o objeto desejado.

Quando questionados sobre quais desafios permanecem para tornar a impressão BMG 3-D uma técnica amplamente difundida, O Prof. Schroers acrescentou, "Para usar amplamente a impressão 3-D BMG, A matéria-prima BMG prática disponível para uma ampla gama de BMGs deve ser disponibilizada. Para usar a fabricação de filamento fundido comercialmente, a ligação camada a camada deve ser mais confiável e consistente. "