Els investigadors utilitzen la impressió 3D per crear aliatges de vidre metàl·lic

Els investigadors han demostrat la possibilitat de crear aliatges de metalls amorfs o vidres metàl·lics amb tecnologia d'impressió tridimensional (3-D), obrint la porta a diverses aplicacions, com ara motors elèctrics més eficients, millors materials resistents al desgast o materials de major resistència i estructures de pes més lleugeres.

"Les ulleres metàl·liques no tenen estructures cristal·lines de la majoria dels metalls: l'estructura amorfa resulta en propietats excepcionalment desitjables", segons diu Zaynab Mahbooba, primer autor d'un treball i un doctorant del Departament de Ciència i Enginyeria de Materials de la Universitat Estatal de Carolina del Nord.
Desafortunadament, cal fer que el vidre metàl·lic refredi ràpidament per evitar que es formi l'estructura cristal·lina. Històricament, això significava que els investigadors només podien portar ulleres metàl·liques en petits espessors. Per exemple, els aliatges de ferro amorf podrien ser emesos no més que uns pocs mil·límetres de gruix. Aquesta limitació de mida s'anomena gruix crític de colada d'un aliatge.
La idea d'utilitzar fabricació additiva, o impressió en 3D, per produir vidre metàl·lic a escales superiors al gruix crític de la colada ha existit durant més d'una dècada, però aquest és el primer treball publicat que demostra que realment es pot fer. S'ha pogut produir un aliatge de ferro amorf a una escala 15 vegades més gran que el seu gruix crític.

La tècnica funciona aplicant un làser a una capa de pols metàl·lic, fonent la pols en una capa sòlida de només 20 micres de gruix. La "plataforma de compilació" es rebaixa mes enllà de 20 micres, es posa més pols a la superfície i el procés es repeteix. Com que l'aliatge es forma una mica alhora, es refreda ràpidament, mantenint les seves qualitats amorfurades. No obstant això, el resultat final és un objecte de vidre metàl·lic sòlid, no un objecte fet de capes laminades i discretes de l'aliatge.
"Aquesta és una prova del concepte que demostra que es pot fer", segons va dir Ola Harrysson, l'autor corresponent del comunicat i Edward P. Fitts, professor distingit de Sistemes Industrials i Enginyeria de l'Estat de Carolina del Nord.
I no hi ha cap raó que aquesta tècnica no es pugui utilitzar per produir cap aliatge amorf, un dels factors limitants en aquest punt serà produir o obtenir pols metàl·lic de qualsevol composició d'aliatge que es busqui.
Per exemple, se sap que algunes ulleres metàl·liques han demostrat un enorme potencial d'ús en motors elèctrics, reduint la calor residual i convertint més energia dels camps electromagnètics en electricitat.

Fer prova i error permet trobar les composicions d'aliatge que tinguin la millor combinació de propietats per a qualsevol aplicació donada. Per exemple, vol assegurar-se que no només té les propietats electromagnètiques desitjables, sinó que l'aliatge no és massa fràgil per a ús pràctic.
Com que s'està parlant de la fabricació d'additius, es poden produir aquestes ulleres metàl·liques en una varietat de geometries complexes, que també poden contribuir a la seva utilitat en diverses aplicacions.

Font: North Carolina State University