Федеральная научно-исследовательская лаборатория США, Национальная лаборатория Ливермора (LLNL), объявила о результатах трехлетнего исследовательского проекта о 3D-печати с использованием металла. Технология под названием метод прямой печати с использованием металла («Direct Metal Writing» DMW) дополняет существующие решения “металлической” печати, такие как, например, селективное лазерное плавление (SLM). Технология была разработана в сотрудничестве с Вустерским политехническим институтом, Массачусетс. 

 В отличие от селективного лазерного плавления метод прямой печати с использованием металла устраняет необходимость в мощных лазерах для спекания металла и формирования трехмерных структур. Исследователи полагают, что их новая разработка имеет преимущества по сравнению с более традиционными методами изготовления металлических деталей в 3D-печати с точки зрения надежности производимых деталей. 
 

Технология DMW

 В новом подходе используется полутвердый металлический сырьевой материал, например, нагретый слиток или небольшой металлический блок. После нагревания до полутвердого состояния металл проталкивается через экструдер и доводится до пастообразной консистенции. Материал обладает истончением сдвига, что означает, что он превращается в твердое вещество, если оставить его лежать неподвижно, и становится вязкой жидкостью при движении или при приложении силы. 

 Университет Шеффилда аналогичным образом изучает альтернативные методы 3D-печати при помощи металлов, однако их подход заключается в увеличении числа лазеров для ускорения этого подхода. 

 Инженер LLNL Энди Паскалл, объясняет процесс DMW: 

 Вам нужен точный контроль температуры. Имеет значение, как размешивать, как быстро размешивать и прочее. Если вы можете получить пластичные свойства, значит вы делаете все правильно. То, что мы сделали - это поняли, каким образом металл может течь через сопло. Теперь мы достигли такого уровня контроля, что можем печатать самонесущие структуры. Раньше о таком и подумать было невозможно. 

Преодоление проблем технологии SLM

 Лаборатория объясняет, что эта новая технология может преодолеть некоторые проблемы, с которыми сталкивается SLM, в частности, в отношении пористости или создания деталей с деформациями или зазорами. Исследователи также заявляют, что этот подход может значительно уменьшить необходимость тщательного анализа 3D печатных деталей. В настоящее время DMW работает с висмут-оловянным материалом и до сих пор нуждается в проверке и “рафинировании”, прежде чем его можно будет применять для промышленных материалов, таких как титан и алюминий. Смесь висмут-олово имеет низкую температуру плавления и, следовательно, ее легче использовать с этой методикой. Однако, по данным лаборатории, они уже начали работать с алюминиевыми материалами. 

 Штатный ученый Люк Торнли, который работал над материаловедением в этом проекте, объясняет важность DMW: 

 Большая часть работы, которая идет на проверку и анализ дефектов, будет устранена. Мы можем использовать меньше материала для изготовления деталей, то есть создавать более легкие детали, что было бы весьма значимо для аэрокосмической промышленности. 

Воздействие металлического порошка на рынок

 Технология DMW, разработанная Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса устраняет необходимость использования металлических порошков. Рынок металлических порошков становится все более конкурентоспособным. Канадская компания PyroGenesis недавно вернулась на рынок, чтобы удовлетворить высокий спрос на 3D-материалы для печати. 

 В то время как метод прямой печати с использованием металла DMW является перспективным, ему предстоит пройти долгий путь, прежде чем он сможет заменить технологию SLM с использованием металлического порошка и выйти на динамично растущий рынок металлического порошка. 3D Printing Industry только что посетила британских производителей порошков Metalysis, открывших свой новый научно-исследовательский центр в Южном Йоркшире. 

 Ведущий автор исследования, ученый-материаловед Вэнь Чен, говорит: 

 Мы на новой территории: мы разработали новую технологию производства металлических добавок, о которой люди еще не знают. Я думаю, что многие люди будут заинтересованы в продолжении работы в этом направлении и распространении открытий на другие сплавы. 

 В издании Applied Physics Letters опубликована статья под названием «Метод прямой печати с использованием металла: управление реологией через микроструктуру».