Nhựa được sử dụng trong in 3D FDM / FFF một phần vì nó có dải nhiệt độ rộng cho trạng thái thủy tinh của nó - nơi nó có thể được chảy với một số lực, nhưng sẽ không chảy do trọng lực.
Hầu hết các kim loại có trạng thái thủy tinh rất hẹp hoặc không tồn tại. Chúng chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng với trạng thái gần như không chảy được nhưng không lỏng.
Có kim loại hoặc hợp kim nào hiển thị trạng thái chuyển tiếp thủy tinh không?
Câu trả lời:
Một vài điều cần thiết cho các vật liệu in 3d kiểu đùn hiệu quả:
Kim loại lỏng có xu hướng có mâu thuẫn giữa "Giữ nguyên vị trí của bạn" và "liên kết với lớp trước". Để kim loại lắng đọng liên kết hoàn toàn, vật liệu giao diện cần phải đạt đến điểm nóng chảy để xảy ra mối hàn tổng hợp thực sự. Và để cung cấp đủ nhiệt để làm lại giao diện mà không cần nguồn nhiệt bổ sung như hồ quang, kim loại nóng chảy lắng đọng cần phải rất nóng. Vì vậy, nó sẽ có xu hướng chạy trong khi nó nguội. Mật độ cao và khả năng nhiệt cao làm cho nó chạy nhanh và làm mát chậm.
Khá nhiều bản in 3d kim loại DIY (như được tạo bởi thợ hàn MIG cấp dây) cuối cùng trông giống như thế này:
https://3dprint.com/29944/diy-metal-printing-garage/
So sánh, các polyme có chuỗi phân tử dài cho phép chúng "hàn khuếch tán" và tuân thủ mà KHÔNG hoàn toàn làm lại giao diện. Nhựa lỏng nóng chảy sẽ bám vào nhựa rắn khá hiệu quả. Giao diện chỉ cần đủ nóng để khuếch tán đáng kể để đan xen các chuỗi phân tử. Điều này sẽ xảy ra giữa điểm thủy tinh và điểm nóng chảy, mà không xảy ra phản ứng tổng hợp thực sự. Vì vậy, bạn có thể in nhựa nóng chảy ở nhiệt độ mà nó sẽ ở vị trí đủ lâu để cứng lại, và vẫn có được liên kết tốt.
Kim loại cũng có xu hướng rất cứng, khuyến khích cong vênh. Thật khó để xây dựng một môi trường nóng có nhiệt độ đủ để giảm căng thẳng đúng cách để giảm căng thẳng do quá trình in, trong khi với tấm nhựa được làm nóng và vỏ bọc ấm có thể cho phép các ứng suất cong vênh bắt đầu thư giãn khi quá trình in diễn ra.
Có thể dây tóc / dây in 3d kiểu "FDM" được làm bằng hợp kim kim loại có phạm vi rộng giữa solidus và chất lỏng. Nó đã được thực hiện bằng cách sử dụng hàn và hợp kim tương tự . Tuy nhiên, giữa các ứng suất cong vênh, liên kết lớp kém do quá trình nóng chảy giao diện không phù hợp và sử dụng các hợp kim nóng chảy thấp, các phần được in thường sẽ yếu hơn so với việc chúng được in bằng nhựa cứng. Ví dụ, PEEK mạnh gần bằng nhôm và nhựa composite sợi carbon hoặc sợi thủy tinh có thể vượt quá kim loại trên các số liệu hiệu suất khác nhau. Vì vậy, điểm in với hợp kim kim loại yếu, giòn là gì?
Trong những năm qua, rất nhiều người đã thử in kim loại theo kiểu FDM, nhưng không ai thấy nó đáng để theo đuổi trong thời gian dài. Các phương pháp in kim loại DIY điển hình hơn như hàn 3D MIG sau khi gia công dọn dẹp sẽ cho kết quả tốt hơn.
Tôi không có chuyên gia về vấn đề này, nhưng bài viết tại https://en.wikipedia.org/wiki/Amorphous_metal có thể phù hợp với bạn.
Có một số hợp kim đặc biệt, chẳng hạn như vàng / silicon và các loại hợp kim titan khác nhau, trở thành "kính kim loại khối" nếu được làm lạnh cực nhanh (ví dụ, bằng cách phun lên bề mặt lạnh quay tròn). Tốc độ làm mát ngăn chặn sự hình thành tinh thể. BMG ban đầu khá mạnh nhưng dễ gãy; cải tiến đã giảm độ giòn và tốc độ làm mát cần thiết.
Tôi nghĩ rằng gần nhất bạn sẽ nhận được là với một vật liệu tổng hợp. Trong khoảng 2 năm trở lại đây, ngày càng có nhiều sợi tổng hợp xuất hiện trên thị trường máy in 3D tiêu dùng. Tôi có thể thấy ví dụ điển hình về các sợi tổng hợp trên Proto-Pasta . Do dây tóc hầu hết phải bao gồm "chất kết dính" polymer, nên vật liệu rõ ràng sẽ không thể hiện tất cả các tính chất của cả hai.
Không đi vào quá nhiều Khoa học Vật liệu, hãy xem xét sự kết hợp của cả ABS và Sắt (hoặc một số kim loại dựa trên kim loại màu khác). Bạn không thể mong đợi in một mạch rắn ra khỏi dây tóc vì bàn ủi có thể không được biểu diễn trong tất cả các hướng của dây tóc, do đó dẫn đến điện trở hoặc làm phẳng không dẫn điện.
Vì vậy, để trả lời câu hỏi của bạn: Tôi không biết về trạng thái thủy tinh lớn hơn đáng kể trong một loại kim loại / hợp kim. Đặt cược tốt nhất của bạn là một hỗn hợp, nhưng nó phụ thuộc vào các yêu cầu cho phần của bạn nếu một hỗn hợp sẽ hoạt động. Sau đó, bạn sẽ có một trận chiến khác để tìm đúng loại hỗn hợp và tệ nhất trong tất cả, một nhà cung cấp tốt lol
Tôi đã dành một chút thời gian để xem xét việc chế tạo một máy FDM có thể in dây tóc bằng đồng. Một hợp kim thường được chế tạo thành dây có sự khác biệt giữa nhiệt độ solidus và chất lỏng chỉ 50 độ C. Tôi xác định rằng người ta có thể tạo ra một đầu nóng thông thường, được làm nóng bằng điện, làm bằng molypden hoặc vonfram.
Tôi không xác định được đồng sẽ hoạt động như thế nào trong vùng rắn-lỏng 50 độ. Tôi đã quan tâm nhiều hơn về độ hòa tan của vật liệu vòi phun bằng đồng, mà tôi có thể tìm thấy rất ít dữ liệu được công bố.
Từ kinh nghiệm hàn của tôi và từ việc in nhựa bằng FDM, có thể có vấn đề với độ bám dính của lớp. Để thực sự liên kết, vật liệu được làm mát cần phải được nấu chảy bởi vật liệu được lắng đọng trong lớp tiếp theo. Điều này phức tạp bởi nhiệt độ của vật liệu được làm mát, độ dẫn nhiệt của vật liệu và xu hướng của vật liệu để tạo thành các oxit. Chúng có thể được giảm thiểu bằng cách làm nóng vật thể trong bầu không khí trơ.
Vì vậy, để trả lời câu hỏi, tôi khuyên bạn nên xem xét các hợp kim đồng vì chúng nóng chảy ở nhiệt độ vừa phải, và ít bị oxy hóa hơn so với hợp kim nhôm.