Существуют ли металлы, которые проявляют большое стеклянное состояние?

Для эффективной экструзионной 3D-печати материалов требуется несколько вещей:

• Он должен оставаться там, где его помещает насадка, достаточно долго, чтобы затвердеть (или, в качестве альтернативы для паст и т.п., иметь разжижающий при сдвиге или тиксотропный вязкий профиль, чтобы он не тек под собственным весом).
• При использовании нитевидного экструдера он должен иметь широкий диапазон вязкости, который постепенно изменяется в значительном диапазоне температур. Это необходимо для создания надлежащего режима сдвига полуплава в зоне "колпачка", который позволяет входящей нити филамента действовать как поршень и создавать давление перед соплом. К экструдерам для гранул предъявляются аналогичные требования, но они связаны с резанием шнека / стенки, а не с резанием нити / стенки. Если не используется ни нить накаливания, ни гранулы, например, в глиняных принтерах, материал должен перекачиваться объемным насосом. (Можно перекачивать расплавленный металл, но стоимость его довольно высока.)
• Он должен образовывать какую-то связь с ранее нанесенным твердым материалом, без необходимости находиться в состоянии, которое будет быстро течь и терять форму.
• Он должен обладать некоторым сочетанием низкой усадки, способности расползаться при температуре окружающей среды принтера и/или низкой жесткости, позволяющей укладывать последовательные слои без недопустимого коробления.

Жидкие металлы, как правило, конфликтуют между "Оставаться там, где вы его положили" и "сцепляться с предыдущим слоем". Для того чтобы наплавленный металл полностью сцепился, материал поверхности раздела должен достичь температуры плавления, чтобы получился настоящий сварной шов плавлением. А для того, чтобы обеспечить достаточное количество тепла для переплавки поверхности раздела без дополнительного источника тепла, такого как дуга, осаждаемый расплавленный металл должен быть очень горячим. Так что он будет иметь тенденцию работать, пока остывает. Высокая плотность и высокая теплоемкость позволяют ему работать быстро и медленно охлаждаться.

Практически каждая металлическая 3D-печать своими руками (например, сделанная сварщиками MIG с подачей проволоки) в конечном итоге выглядит примерно так:

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

Для сравнения, полимеры имеют длинные молекулярные цепи, которые позволяют им "диффузионно свариваться" и прилипать БЕЗ полного переплавления поверхности раздела. Расплавленный жидкий пластик довольно эффективно прилипает к твердому пластику. Поверхность раздела должна только нагреться достаточно для заметной диффузии, чтобы переплести молекулярные цепочки. Это произойдет между температурой стеклования и температурой плавления, без истинного плавления. Таким образом, вы можете печатать расплавленный пластик при температуре, при которой он будет оставаться на месте достаточно долго, чтобы затвердеть, и при этом сохранится хорошее сцепление.

Металлы также имеют тенденцию быть очень жесткими, что способствует деформации. Трудно создать нагретую среду достаточной температуры для надлежащего снятия напряжения термического сжатия по мере выполнения печати, в то время как в случае пластика нагретая монтажная пластина и теплый корпус могут позволить деформирующим напряжениям ослабевать по мере выполнения печати.

Возможна 3D-печать нити / проволоки "в стиле FDM" из металлических сплавов, которые имеют широкий диапазон между солидусом и ликвидусом. Это было сделано с использованием припоя и подобных сплавов. Однако из-за деформирующих напряжений, плохого сцепления слоев из-за недостаточного переплавления поверхности раздела и использования мягких легкоплавких сплавов полученные печатные детали обычно оказываются слабее, чем если бы они были просто напечатаны из прочного пластика. Например, PEEK почти такой же прочный, как алюминий, и композитные пластмассы из углеродного волокна или стекловолокна могут превосходить металлы по различным показателям производительности. Так в чем же смысл печати со слабыми, хрупкими металлическими сплавами?

На протяжении многих лет многие люди пробовали печатать металлом в стиле FDM, но никто не счел это целесообразным в долгосрочной перспективе. Более типичные методы печати металла своими руками, такие как 3D-сварка MIG с последующей очисткой механической обработкой, дадут лучшие результаты.