Gyors folyékony fém 3D nyomtatáson dolgoznak az MIT kutatói

Folyékony fémnyomtatásnak (Liquid Metal Printing, röviden LMP) nevezett technika lényege, hogy az olvadt alumíniumot egy előre meghatározott útvonal mentén apró üveggyöngyökből álló ágyba vezetik. Az alumínium gyorsan megszilárdul, és 3D-s struktúrát alkot. A kutatók szerint az LMP legalább 10-szer gyorsabb, mint az elterjedt fém additív gyártási eljárások, és mindössze percek alatt képes bútor méretű alumínium alkatrészeket előállítani. 

A módszer a sebesség és a méretarány kedvéért feláldozza a felbontást. Bár a hagyományos additív technológiákhoz képest nagyobb méretű alkatrészeket nyomtat, nem képes finom részleteket nyomtatni. Az LMP-vel gyártott alkatrészek alkalmasak lennének az építészet, az építőipar és az ipari formatervezés egyes alkalmazásaihoz, ahol a nagyobb szerkezetek alkatrészei gyakran nem igényelnek rendkívül finom részleteket. Újrahasznosított vagy fémhulladékból készült gyors prototípusok készítéséhez is hatékonyan lehetne hasznosítani. 

Az építőiparban és az építészetben legelterjedtebb fémnyomtatási módszer, az úgynevezett drótíves additív gyártás (WAAM), amely nagyméretű, alacsony felbontású szerkezetek előállítására alkalmas, de ezek hajlamosak lehetnek a repedésre és a vetemedésre, mivel egyes részeket a nyomtatási folyamat során újra kell olvasztani. Ezzel szemben az LMP a folyamat során végig olvadt állapotban tartja az anyagot, elkerülve az újraolvasztás okozta szerkezeti problémákat. 

A csapat azért választotta az alumíniumot, mert azt gyakran használják az építőiparban, valamint olcsón és hatékonyan újrahasznosítható. Az alumíniumot magas hőmérsékleten tartják egy grafittégelyben, majd az olvadt anyagot egy kerámiafúvókán keresztül egy előre beállított útvonal mentén gravitációsan a nyomtatóágyba juttatják. Mivel az olvadt anyagot közvetlenül egy szemcsés anyagba fecskendezik, így nem kell támasztékot nyomtatni, hogy megtartsák az alumíniumszerkezetet, miközben az formát ölt. 

A kutatók a jövőben tovább dolgoznak azon, hogy lehetővé tegyék a fúvókában az egyenletes hevítést, valamint hogy jobban szabályozzák az olvadt anyag áramlását. A nagyobb fúvókaátmérő azonban szabálytalan nyomatokhoz vezethet, így még mindig vannak technikai kihívások, amelyeket le kell küzdeni. 

„Ha ezt a gépet olyanná tudnánk tenni, hogy az emberek ténylegesen használhassák újrahasznosított alumínium olvasztására és alkatrészek nyomtatására, az megváltoztatná a fémgyártást. Jelenleg még nem elég megbízható ahhoz, hogy ezt megtegye, de ez a cél” – mondja Skylar Tibbits, az LMP-t bemutató tanulmány vezető szerzője, az MIT Építészeti Tanszékének docense.