Vuurvaste metaalpoeders zullen naar verwachting grondstoffen worden voor 3D-printen

Wat is 3D-printen?

3D-printen wordt ook wel additive manufacturing genoemd. Net als de poedermetallurgieprocessen die we tegenwoordig gebruiken, zijn metalen apparaten die met deze technologie zijn vervaardigd, gebaseerd op metaalpoeders, zoals keramische poeders en metaalpoeders. Het verschil is dat het poeder niet aan elkaar wordt gesinterd, maar wordt gevormd door delen van de onderdelen op het poeder te "printen" met speciale lijmen, via de spuitmond.

3D-afdrukken

Er wordt verwacht dat vuurvaste metaalpoeders grondstoffen zullen worden voor 3D-printen

Een van de problemen met 3D-printen is het gebruik van vuurvaste metalen, vooral die met een hoog smeltpunt zoals wolfraam , chroom en rhenium . Wetenschappers over de hele wereld werken al jaren aan nieuwe processen die kosteneffectief kunnen zijn en voldoen aan de gewenste prestatie-eisen.

Wetenschappers hebben een nieuwe technologie ontwikkeld die 3D-printen gebruikt om complexe metalen structuren op nanoschaal te creëren. De technologie kan in verschillende toepassingen worden gebruikt, van het maken van logische 3D-circuits op kleine computerchips tot het ontwerpen van ultralichte vliegtuigcomponenten, die een verscheidenheid aan nieuwe nanomaterialen met verschillende eigenschappen kunnen creëren.

Bij 3D-printen worden objecten laag voor laag opgebouwd, waardoor producten kunnen worden gemaakt waarvoor geen conventionele verkleiningsmethoden zoals etsen of frezen nodig zijn. Materiaalwetenschappers van het California Institute of Technology (Caltech) hebben een ultradunne driedimensionale structuur ontworpen in een 3D-printmachine. De bundels van de driedimensionale structuur zijn de enige nanoschaal, die te klein is om met het blote oog te zien.

3D-printen van keramiek

De nieuwe 3D-groep print de structuren van een verscheidenheid aan materialen, van keramiek tot organische verbindingen. Bovendien werken wetenschappers hard aan doorbraken in 3D-printen van vuurvaste metalen zoals wolfraam en titanium, vooral wanneer ze kleine poeders proberen te maken die kleiner zijn dan 50 micron of ongeveer de helft van de breedte van een haar.

De wetenschappers lijmden nikkel en organische moleculen aan elkaar om een ​​vloeistof te vormen die veel op hoestsiroop leek. Ze gebruikten computersoftware om een ​​structuur te ontwerpen en bouwden deze vervolgens door vloeistoffen te verwisselen met een twee-fotonenlaser. De laser creëert sterkere chemische bindingen tussen organische moleculen, waardoor ze verharden tot bouwstenen van de structuur. En aangezien deze moleculen ook aan nikkelatomen zijn gebonden, is nikkel aan de structuur gebonden. Op deze manier kon het team een ​​driedimensionale structuur printen die oorspronkelijk een mengsel was van metaalionen en niet-metalen organische moleculen.

De structuur wordt vervolgens in een oven geplaatst en langzaam verwarmd tot 1000 ° C in een vacuümkamer. De temperatuur ligt ver onder het smeltpunt van nikkel (1455 ° C), maar het is heet genoeg om het organische materiaal in de structuur te verdampen, waardoor alleen het metaal achterblijft. Het verhittingsproces dat bekend staat als pyrolyse smelt ook metaaldeeltjes samen.

Bovendien, terwijl het proces een grote hoeveelheid constructiemateriaal verdampt, krimpt het met 80% in omvang, maar behoudt het zijn vorm en verhoudingen. De ultieme krimp maakt de structuur zo klein. In deze geconstrueerde nanostructuur is het geprinte deel van de metalen balk ongeveer een duizendste zo groot als de punt van een naald.

Wetenschappers zijn nog steeds bezig met het verfijnen van hun technieken. Hoewel ze net beginnen met nikkel, zijn ze geïnteresseerd in uitbreiding naar andere metalen die veel in de industrie worden gebruikt, zoals wolfraam en titanium. Wetenschappers hopen het proces ook te gebruiken om andere materialen te printen, waaronder keramiek, halfgeleiders, piëzo-elektrische materialen en andere exotische materialen.

Advanced Refractory Metals (ARM) voorziet mensen van hoogwaardige vuurvaste metalen producten zoals rheniumpellets , tantaalschijf , wolfraamstaaf , enz. over de hele wereld. Ga naar https://www.refractorymetal.org voor meer informatie.