Fabrisonic wykorzystuje proces drukowania 3D UAM w celu tworzenia funkcjonalnie wyskalowanych materiałów metalowych

FGM bazujące na metalach były bardziej teoretyczne, ale dzięki drukowaniu 3D można je teraz tworzyć przez przeplatanie dwóch lub nawet więcej niezależnych metali poprzez grubość z określonym gradientem - w wyniku czego powstaje produkt łączący najlepsze właściwości wszystkich materiałów, od wytrzymałości i odporności na korozję do wytrzymałości i przewodności cieplnej.

Jednak bardzo niewiele metalowych FGM przesunęło się poza koncepcję do faktycznej produkcji. Ale to się teraz zmienia, dzięki Fabrisonicowi i jego hybrydowemu metalowemu procesowi drukowania 3D. Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) to opatentowana metoda stosowania drgań ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości do łączenia warstw folii metalowej w stanie stałym. Technologia ta umożliwia drukowanie cienkich folii metalowych 3D, bez stosowania topienia, w celu wytworzenia litych części metalowych w temperaturach zbliżonych do temperatury otoczenia.

"Wiązanie pozwala na łączenie różnych metali bez niepożądane interakcje metalurgiczne widoczne w innych procesach addytywnych, które topią się ", napisał prezes Fabrisonic, Mark Norfolk o UAM w poście firmowej.

Używając technologii UAM do tworzenia FGM, możliwe jest zawarcie szerokiej gamy materiałów kombinacje w jednej części, co umożliwia produkcję materiałów inżynierskich i gradientów nieruchomości. Ponieważ proces osiąga tylko około 250 ° F, technologia UAM może być również wykorzystywana do osadzania czujników i elektroniki w solidnej metalowej strukturze bez jej uszkadzania, a także tworzenia obiektów o złożonej geometrii wewnętrznej.

"Fabrisic builds do kształtu zbliżonego do siatki, a następnie wchodzi w CNC, aby zakończyć kształt części do dokładnych specyfikacji. Połączenie efektu subtraktywnego z dodatkiem to miejsce, w którym otrzymujemy nasz proces hybrydowy "- wyjaśnił Norfolk.

Istnieje wiele przykładów wykorzystania technologii UAM do wykorzystania możliwości FGM, takich jak praca firmy z armią USA Laboratorium Badawcze (ARL). W przeszłości technologia ta była wykorzystywana do budowy kompozycji tytanu i aluminium, a eksperci z ARL byli w stanie wykorzystać tę pracę i symulować zachowanie balistyczne, aby stworzyć gradientową "formułę", która oferuje optymalną kombinację plastyczności i wytrzymałości poprzez grubość. . Następnie każdy "przepis" został wydrukowany w 3D przy użyciu technologii UAM, a powstałe duże panele pomyślnie przeszły rygorystyczne wymagania balistyczne.

Kilka aplikacji termicznych używa niestandardowych FGM wykonanych z różnych metali, takich jak systemy chłodzenia dla pakietów elektronicznych. Często w fabrycewykorzystuje miedziane i aluminiowe FGM do druku wysokowydajnych wymienników ciepła 3D - możliwe jest odprowadzanie ciepła z krytycznego miejsca, bez potrzeby budowania całej struktury z ciężkiej, kosztownej miedzi, po prostu przez drukowanie materiału w kilku strategicznych lokalizacjach.

Elektroniczne ekranowanie jest również aplikacją dla drukowanych 3D FGM na polu lotniczym, ponieważ delikatna elektronika może być chroniona przed promieniowaniem przez tkanie warstw wolframu lub tantalu na aluminiowym panelu.

Norfolk napisał "Zarówno termiczne jak i radowe utwardzanie FGM może być wydrukowane w tym samym panelu w tym samym czasie, co jeszcze bardziej zwiększa wydajność."

Większość chłodnic przemysłowych wykonanych jest z aluminium lub miedzi, z których obie mają drastycznie różne CTE (współczynnik rozszerzalności cieplnej) niż opakowania elektroniczne, które w większości wykonane są z krzemu. Ale dzięki przeplataniu materiałów Invar i molibdenu przez grubość, Fabrisonic może wykorzystywać swoją technologię UAM do tworzenia FGM, które mogą osiągnąć optymalną przewodność cieplną, "bez wywoływania wysokich naprężeń termicznych w interfejsie."

Podczas gdy FGM mogą być całkowicie wykonane z metalu, technologia UAM może być również używana do integracji innych materiałów, takich jak ceramika.

"Ostatnie prace skupiły się na drukowaniu włókien ceramicznych w metalowej matrycy, tworząc kompozyt z metalową osnową (MMC)" - wyjaśnił Norfolk . Jego "pokrewny" jest dodawanie zbrojenia do betonu, ponieważ ceramika może mieć 5-10-krotność wytrzymałości monolitycznego aluminium. "

Całe części można uczynić lżejszymi dzięki zastosowaniu UAM do drukowania ceramicznych włókien 3D w niektóre regiony o dużym obciążeniu. Ponadto wykazano, że trwałość zmęczeniowa poprawia się o kilka rzędów wielkości dzięki wbudowanej ceramice.