Ci sono metalli che presentano un grande stato di vetro?

La plastica viene utilizzata nella stampa 3D FDM / FFF in parte perché aveva un ampio intervallo di temperature per il suo stato di vetro - dove può essere fluttuata con una certa forza, ma non scorre a causa della gravità.

La maggior parte dei metalli ha uno stato di vetro molto stretto o inesistente. Passano dal solido al liquido quasi senza fluidi, ma non liquidi.

Ci sono metalli o leghe che mostrano uno stato di transizione vetrosa?

Sono necessari alcuni elementi per materiali di stampa 3d in stile estrusione efficaci:

• Deve rimanere dove posizionato dall'ugello abbastanza a lungo per indurirsi (o, in alternativa per paste e simili, deve avere un profilo viscoso a taglio assottigliamento o tixotropico in modo che non scorra sotto il suo stesso peso).
• Se si utilizza un estrusore a filamento, deve avere un ampio intervallo di viscosità che varia gradualmente in un intervallo di temperatura considerevole. Ciò è necessario per sviluppare il corretto comportamento di taglio semi-fuso della "zona di protezione" che consente al filamento in ingresso di agire come un pistone e generare pressione a monte dell'ugello. Gli estrusori a pellet hanno un requisito simile ma sono correlati alla cesoiatura a vite / parete piuttosto che a cesoia a filamento / parete. Se non si utilizzano né filamenti né pellet, come le stampanti per argilla, il materiale deve essere pompabile mediante una pompa volumetrica. (È possibile pompare metallo fuso, ma il costo è piuttosto elevato.)
• Deve formare una sorta di legame con materiale solido precedentemente depositato, senza la necessità di trovarsi in uno stato che scorrerà rapidamente e perda forma.
• Deve avere una combinazione di basso restringimento, capacità di strisciare alla temperatura ambiente della stampante e / o bassa rigidità che consente di impilare strati consecutivi senza una quantità inaccettabile di deformazione.

I metalli liquidi tendono ad avere un conflitto tra "Rimanere dove lo metti" e "Legare con il livello precedente". Affinché il metallo depositato si leghi completamente, il materiale dell'interfaccia deve raggiungere il punto di fusione, quindi si verifica una vera saldatura per fusione. E per fornire abbastanza calore per rifondere l'interfaccia senza una fonte di calore aggiuntiva come un arco, il metallo fuso depositato deve essere molto caldo. Quindi tenderà a funzionare mentre si raffredda. L'alta densità e l'elevata capacità termica lo rendono veloce e fresco lentamente.

Praticamente ogni stampa 3d in metallo fai-da-te (come quella fatta dai saldatori MIG a filo) finisce per assomigliare a questa:

https://3dprint.com/29944/diy-metal-printing-garage/

In confronto, i polimeri hanno lunghe catene molecolari che permettono loro di "saldare per diffusione" e aderire SENZA rifondere completamente l'interfaccia. La plastica liquida fusa si attacca alla plastica solida in modo abbastanza efficace. L'interfaccia deve solo diventare abbastanza calda per una diffusione apprezzabile da intrecciare le catene molecolari. Ciò si verificherà tra il punto di vetro e il punto di fusione, senza che si verifichi una vera fusione. Quindi puoi stampare la plastica fusa a una temperatura in cui rimarrà sul posto abbastanza a lungo per indurirsi e ottenere comunque un buon incollaggio.

Anche i metalli tendono ad essere molto rigidi, il che incoraggia la deformazione. È difficile costruire un ambiente riscaldato di temperatura sufficiente per alleviare correttamente lo stress da contrazione termica mentre la stampa avanza, mentre con la plastica una piastra di costruzione riscaldata e un involucro caldo possono consentire alle sollecitazioni di deformazione di iniziare a rilassarsi man mano che la stampa avanza.

È possibile filare / filo di stampa 3d "FDM" fatto di leghe metalliche che hanno una vasta gamma tra solido e liquido. È stato fatto usando saldature e leghe simili . Tuttavia, tra le sollecitazioni di deformazione, lo scarso legame dello strato a causa di una fusione inadeguata dell'interfaccia e l'uso di leghe morbide a bassa fusione, le parti stampate risultanti finiscono per essere più deboli che se fossero state semplicemente stampate in una plastica resistente. Ad esempio, PEEK è resistente quasi quanto l'alluminio e la plastica composita in fibra di carbonio o fibra di vetro può superare i metalli in base a vari parametri prestazionali. Allora, qual è il punto di stampa con leghe metalliche deboli e fragili?

Nel corso degli anni, molte persone hanno provato la stampa in metallo in stile FDM, ma nessuno ha trovato utile perseguire a lungo termine. Approcci più tipici alla stampa di metallo fai-da-te come la saldatura MIG 3D seguita dalla lavorazione di pulizia produrranno risultati migliori.

"Non sono un esperto di questo, ma l'articolo su https://en.wikipedia.org/wiki/Amorphous_metal potrebbe essere pertinente per te.

Esistono alcune leghe speciali, come oro / silicio e varie basi a base di titanio, che diventano "bicchieri di metallo sfuso" se raffreddati molto rapidamente (ad esempio sputando su una superficie fredda rotante). La velocità di raffreddamento impedisce la formazione di cristalli. I primi BMG erano piuttosto forti ma fragili; i miglioramenti hanno ridotto la fragilità e la velocità di raffreddamento richiesta.

Penso che il più vicino che otterrai sarà con un materiale composito. Negli ultimi 2 anni circa, sul mercato sono emerse sempre più filamenti compositi per stampanti 3D di consumo. Un buon esempio di filamenti compositi può essere visto su Proto-Pasta . Poiché il filamento deve essere composto principalmente dal "legante" polimerico, il materiale ovviamente non presenterà tutte le proprietà di entrambi.

Senza entrare troppo nella scienza dei materiali, considera il composito di ABS e ferro (o qualche altro metallo a base ferrosa). Non ci si può aspettare di stampare un circuito solido dal filamento perché il ferro potrebbe non essere rappresentato in tutte le direzioni del filamento, risultando quindi in una resistenza o in una non conduttività totale.

Quindi, per rispondere alla tua domanda: non sono a conoscenza di uno stato di vetro significativamente più grande in un tipo di metallo / lega. La tua scommessa migliore è un composito, ma dipende dai requisiti per la tua parte se un composito funzionerà. Quindi, avrai un'altra battaglia per trovare il giusto tipo di composito e, peggio ancora, un buon fornitore lol

Ho trascorso un po 'di tempo a cercare di realizzare una macchina FDM che stampasse filamenti di bronzo. Una lega comunemente trasformata in filo aveva una differenza tra la temperatura del solido e del liquido di soli 50 ° C. Decisi che si poteva realizzare un'estremità calda convenzionale, riscaldata elettricamente, fatta di molibdeno o tungsteno.

Non ho determinato come si comporterebbe il bronzo nella zona solido-liquido di 50 gradi. Ero più preoccupato per la solubilità del materiale degli ugelli in rame, per il quale ho potuto trovare pochissimi dati pubblicati.

Dalla mia esperienza di saldatura e dalla stampa di materie plastiche con FDM, potrebbe esserci un problema con l'adesione dello strato. Per un vero legame, il materiale raffreddato deve essere fuso dal materiale che si deposita nello strato successivo. Ciò è complicato dalla temperatura del materiale raffreddato, dalla conduttività termica del materiale e dalla propensione del materiale a formare ossidi. Questi potrebbero essere mitigati riscaldando l'oggetto in un'atmosfera inerte.

Quindi, per rispondere alla domanda, suggerirei di guardare le leghe di bronzo perché si sciolgono a temperature moderate e sono meno soggette all'ossidazione rispetto alle leghe di alluminio.