研究

独特的散装金属玻璃显示低成本3D印刷珠宝潜力

瑞士研究团队制定了一种新型散装金属玻璃(BMG),需要采用3D印刷成高质量贵金属零件。

使用钯基BMG粉末和传统的LPBF 3D打印机,工程师们已经能够制造出密度为99.6%的无裂纹样品,并具有自然镜面状的表面处理。考虑到该团队的原型只需不到70克的材料就可以打印出来,它们可以作为一种前体,在未来成为一种可负担得起的新型添加剂制造珠宝和制表组件。

研究人员最初的3D打印BMG样本。
研究人员的初始3D印刷BMG样本(预参数优化)。照片通过应用材料今日期刊。

BMG在珠宝生产中

由于具有高的耐腐蚀性和抗氧化性,以及不过敏的特性,纯贵金属在许多方面都是制造珠宝的理想材料。然而,这类合金也往往表现出较低的耐磨性和抗划痕性,当涉及到创造高价值的消费产品时,这是关键性的缺陷。

虽然已经进行了实质性的研究,但在具有更好的性能的珍贵合金中进行了大量的,虽然即使在几种热机械处理后,这也已经证明困难。相比之下,BMGS越来越多地被视为由于它们的无定性性质而晶体部位的有希望的替代品,这可以防止它们受到脱位和晶界缺陷的影响。

虽然第一个BMG日期超过70年,但这些结构通常通过传统的铸造产生,限制了可能产生的部件的尺寸。同时使用LPBF 3D打印来打印BM​​G,在防止其结晶时,它是理论上的可行性,而产生耐用的无定形部分,但该过程仅应用于铁和铝等金属。

为了评估添加剂制造的完全潜力在生产优质黄金和银为基础的BMG中,因此还寻求识别用于创造高度无定形的钯结构的最佳参数集,除了热方差的倾斜点导致部件形状和几何不规则性。

瑞士团队使用单线轨迹来优化他们的打印参数。
瑞士团队使用的单行轨道识别最佳3D打印参数集。通过应用材料今天期刊。

优化贵金属印刷

最初,使用单线轨道,研究人员能够确定其实验的理想参数,该参数结果在于40-60W的激光功率水平,任何高于80W导致打印减速。确定了最佳设置,该团队继续制造12个样品,每个测量5 x 5 x 1mm3.但是早期原型表现出高度不规则的形状。

为了纠正这种扭曲,研究人员在每一层打印之间引入了一秒钟的等待时间,让连续的激光轨迹之间的样本有时间冷却。有趣的是,在后来的解剖中,每个测试样本的结构都是无定形的,但在60W下产生的部分被证明具有最宽的加工窗口,验证了团队早期的假设。

利用他们的最终参数集,工程师通过3D打印3mm x 4mm气缸缠绕其测试,该孔隙体积仅为0.4%。但是,该团队确实承认其结果可能受到它们μCT扫描的解决方案的影响,并且标本的抗压强度比铸造替代品低14%,证明需要进一步的过程优化。

What’s more, summary kinetic analysis revealed that the researchers’ parts crystallized more slowly than they could be processed, suggesting that cross-contamination and powder atomization may have impacted on their findings, thus the issue warrants investigation before such BMGs can be deployed as an end-use precious metal substitute.

“尽管基于pd的bmg具有良好的玻璃形成能力,但LPBF制造中避免结晶的关键方面不是热条件,而是没有杂质,”该团队在论文中总结道。“(我们的)工作表明,贵金属、非晶态和AM的结合可以带来很好的应用,尤其是在珠宝和手表行业。”

比较团队的前后参数优化结果。
团队预先和参数后优化结果之间的直接比较。通过应用材料今天期刊。

bmg的多功能性

鉴于无定形合金的固有的延展性和耐腐蚀性,毫无疑问,现在正在进行缺陷的BMG。当华中科技大学(竞争),例如,研究人员已经制定了自己的粉末,可以是3D印刷的可扩展的BMG结构

就在去年,中国科学家还开发了一种结合超声波振动辅助、热塑性成型和3D打印的生产方法加强BMG复合材料.使用这种新工艺,该团队能够制造出三明治结构的钛合金增强部件,这种部件被证明比传统的单片BMGs要坚硬得多。

别处,Fabrisonic迭代地开发了其超声波添加剂制造(UAM)技术,其能够合并不同的无定形合金.该公司作为最近NASA研究的一部分工作,能够将不同的金属加入结晶基材,借给它们增强的强度,耐腐蚀性和潜在的航空航天应用。

研究人员的调查结果在题为“贵重散装金属玻璃的添加剂制造该研究由Navid Sohrabi, Jamasp Jhabvala, Güven Kurtuldu, Ruggero Frison, annapola Parrilli, Mihai Stoica, Antonia Neels, Jörg F. Löffler和Roland E.Logé共同撰写。

在该项目期间,研究与之间进行协同开展瑞士联邦理工学院洛桑(EPFL),苏黎世联邦理工学院瑞士联邦实验室材料科学和技术(电子探针)。

要及时了解最新的3D印刷新闻,不要忘记订阅爱游戏备用网址3D印刷行业通讯ayx体育彩票或者跟随我们推特或者喜欢我们的页面脸谱网

更深入地进入添加剂制造,您现在可以订阅我们的YouTube频道,具有讨论,缺陷和3D打印拍摄中的拍摄。

您在寻找添加剂制造业的工作吗?访问3D打印工作在行业中选择角色。

特色图片显示了研究人员的初始3D印刷BMG样本集。照片通过应用材料今日期刊。

订阅我们的新闻ayx体育彩票

订阅3D印刷行业邮件列表,以获得最爱游戏备用网址新的添加剂制造业新闻,见解发展和分析。

您已成功订阅!