Es wird erwartet, dass feuerfeste Metallpulver Rohstoffe für den 3D-Druck werden

Was ist 3D-Druck?

3D-Druck wird auch als additive Fertigung bezeichnet. Ähnlich den heute verwendeten pulvermetallurgischen Verfahren basieren die mit dieser Technologie hergestellten Metallgeräte auf Metallpulvern, wie zum Beispiel keramischen Pulvern und Metallpulver. Der Unterschied besteht darin, dass das Pulver nicht zusammengesintert wird, sondern durch das „Aufdrucken“ von Teilen der Teile mit speziellen Klebstoffen über die Düse auf das Pulver geformt wird.

3D-Druck

Feuerfeste Metallpulver werden voraussichtlich Rohstoffe für den 3D-Druck

Eine der Schwierigkeiten beim 3D-Druck ist die Verwendung von Refraktärmetallen, insbesondere solchen mit hohen Schmelzpunkten wie Wolfram , Chrom und Rhenium . Seit Jahren arbeiten Wissenschaftler auf der ganzen Welt an neuen Verfahren, die kostengünstig sein können und gewünschte Leistungsanforderungen erfüllen.

Wissenschaftler haben eine neue Technologie entwickelt, die mithilfe des 3D-Drucks komplexe nanoskalige Metallstrukturen erzeugt. Die Technologie könnte in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von der Erstellung von 3D-Logikschaltungen auf winzigen Computerchips bis hin zur Entwicklung von ultraleichten Flugzeugkomponenten, die eine Vielzahl neuer Nanomaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften erzeugen können.

Beim 3D-Druck werden Objekte Schicht für Schicht aufgebaut, wodurch Produkte entstehen können, die ohne konventionelle Reduktionsmethoden wie Ätzen oder Fräsen auskommen. Materialwissenschaftler des California Institute of Technology (Caltech) haben eine ultradünne dreidimensionale Struktur in einer 3D-Druckmaschine entworfen. Die Strahlen der dreidimensionalen Struktur sind die einzigen Nanoskalen, die zu klein sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.

3D-Druck von Keramik

Die neue 3D-Gruppe druckt die Strukturen verschiedenster Materialien von Keramik bis hin zu organischen Verbindungen. Darüber hinaus arbeiten Wissenschaftler hart daran, Durchbrüche beim 3D-Druck von hochschmelzenden Metallen wie Wolfram und Titan zu erzielen, insbesondere wenn sie versuchen, winzige Pulver herzustellen, die weniger als 50 Mikrometer groß oder etwa halb so breit sind wie ein Haar.

Die Wissenschaftler klebten Nickel und organische Moleküle zu einer Flüssigkeit zusammen, die stark nach Hustensaft aussah. Sie verwendeten Computersoftware, um eine Struktur zu entwerfen, und bauten sie dann durch Umschalten von Flüssigkeiten mit einem Zwei-Photonen-Laser. Der Laser erzeugt stärkere chemische Bindungen zwischen organischen Molekülen und härtet sie zu Bausteinen der Struktur. Und da diese Moleküle auch an Nickelatome gebunden sind, ist Nickel an die Struktur gebunden. Auf diese Weise konnte das Team eine dreidimensionale Struktur drucken, die ursprünglich eine Mischung aus Metallionen und nichtmetallischen organischen Molekülen war.

Die Struktur wird dann in einen Ofen gelegt und in einer Vakuumkammer langsam auf 1000°C erhitzt. Die Temperatur liegt deutlich unter dem Schmelzpunkt von Nickel (1455 ° C), aber es ist heiß genug, um das organische Material in der Struktur zu verdampfen und nur das Metall zurückzulassen. Der als Pyrolyse bekannte Erhitzungsprozess verschmilzt auch Metallpartikel miteinander.

Darüber hinaus schrumpft der Prozess durch das Verdampfen einer großen Menge an Strukturmaterial um 80 %, behält jedoch seine Form und seine Proportionen bei. Die ultimative Schrumpfung macht die Struktur so klein. Bei dieser aufgebauten Nanostruktur ist der gedruckte Teil des Metallbalkens etwa ein Tausendstel so groß wie die Spitze einer Nähnadel.

Wissenschaftler verfeinern ihre Techniken immer noch. Obwohl sie gerade mit Nickel beginnen, sind sie daran interessiert, auf andere in der Industrie gebräuchliche Metalle wie Wolfram und Titan zu expandieren. Die Wissenschaftler hoffen auch, das Verfahren zum Drucken anderer Materialien verwenden zu können, darunter Keramik, Halbleiter, piezoelektrische Materialien und andere exotische Materialien.

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