Nanoteknologi åbner nye muligheder for 3D-print af metal

Nanopartikler gør det muligt at 3D-printe med mange flere metallegeringer. Det kan betyde mange flere 3D-printede metaldele.

Hov, det her indhold benytter cookies

På denne plads ville vi rigtig gerne have vist dig indholdet, men det kan vi desværre ikke, da du har fravalgt cookies. Vil du se indholdet skal du acceptere Marketing og Statistik, det gør du her: opdater dit samtykke.

Der er næsten ingen grænser for, hvad man kan 3D-printe. Alt fra små plasticdimser over kropsdele til hele huse kan fremstilles, når man får en 3D-printer til at lægge lag på lag, så den færdige struktur til sidst åbenbarer sig. Det skriver Videnskab.dk.

Men det har knebet lidt med at 3D-printe metal, i hvert fald når det kommer til nogle af de metallegeringer, der er mest interessante for industrien. De fleste legeringer lader sig simpelthen ikke printe, uden at metallet slår revner og bliver ubrugeligt.

Sådan har det i hvert fald været hidtil, men nu har amerikanske forskere fra University of California og firmaet HRL Laboratories fundet en metode, der kan betyde et gennembrud for den industrielle brug af 3D-print – eller additive manufacturing, som det kaldes i branchen – til fremstilling af metalkomponenter.

Forskerne har fundet ud af, at nanopartikler kan gøre en enorm forskel for kvaliteten af 3D-printet metal. Det fremgår af en artikel i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Læs også: Nyt øre? 3D-printer skaber kunstige kropsdele

Laser smelter metalpulveret

Når man printer med metal, foregår det typisk ved, at et tyndt lag metalpulver deponeres på en overflade, hvorefter det smeltes ved hjælp af en laserstråle. Så smelter metallet sammen med det underliggende lag metal, og ved at gentage processen mange gange, får man til sidst den ønskede form.

Problemet har været, at metallegeringen ikke størknede i helt samme tempo overalt, og så kom der revner. Men forskerne fandt ud af, at de ved at tilføje nanopartikler til metalpulveret kunne styre størkningen, så de undgik revnerne.

»Det ser spændende ud. De får tilsyneladende noget bedre resultater, når de blander nanopartikler i,« siger sektionsleder Jeppe Skinnerup Byskov fra gruppen for industriel 3D-print på Teknologisk Institut.

»Metoden har et stort potentiale, netop fordi der normalt er risiko for revnedannelser og porøsiteter for nogle af de interessante legeringer, når man 3D-printer dem. Det er et kendt problem med metal. Så får man hverken den rette styrke eller det visuelle udtryk, man gerne vil have.«

Læs også: Forsker: Alle kommer til at have en 3D-printer i køkkenet i fremtiden

Computer fandt mulighederne

De amerikanske forskere lod en computer regne på mere end 4.500 forskellige kombinationer af legeringer og nanopartikler, og ud fra resultaterne parrede de to forskellige aluminiumslegeringer (7075 og 6061) med nanopartikler af zirkonium.

Legeringerne har været uhyre svære at 3D-printe med gode resultater, men når først nanopartiklerne havde sat sig på partiklerne i metalpulveret, gik det meget bedre. Med nanopartiklernes hjælp kunne pulveret smelte ordentlig sammen.

»Vi startede med disse aluminiumslegeringer, fordi de historisk har været nogle af dem, der har været mest tilbøjelige til at revne og svære at svejse sammen. Vores håb var, at vi nemt kunne bruge vores metode på mindre udfordrende materialer, når vi først havde demonstreret den på de sværeste legeringer,« skriver Nature-artiklens førsteforfatter Hunter Martin fra HRL i en mail til Videnskab.dk.

Læs også: 3D-printer bygger Eiffeltårn på syv minutter

Flere legeringer på vej

Med 3D-metalprint kan man opnå samme styrke som ved traditionel bearbejdning, og ofte er det færdige resultat bedre end en støbt version af samme legering – også fordi man opnår større frihed i designet. Men det kræver altså, at legeringen ikke driller.

I eksperimentet havde de normalt besværlige aluminiumslegeringer samme styrke som støbte legeringer og den dobbelt styrke af de tilsvarende aluminiumslegeringer, der blev 3D-printet uden nanopartikler.

Udover aluminiumslegeringer vil metoden blandt andet kunne bruges til nikkellegeringer og såkaldte superlegeringer, der er ekstra stærke og holdbare. Det håber forskerne i hvert fald.

»Vi har undersøgt andre systemer internt, også materialer uden aluminium. Resultaterne er lovende,« fortsætter Hunter Martin.

Artiklen er publiceret i samarbejde med videnskab.dk

Mere som dette

Andre læser

Mest læste

Mest læste Finans

Giv adgang til en ven

Hver måned kan du give adgang til 5 låste artikler.
Du har givet 0 ud af 0 låste artikler.

Giv artiklen via:

Modtageren kan frit læse artiklen uden at logge ind.

Du kan ikke give flere artikler

Næste kalendermåned kan du give adgang til 5 nye artikler.

Teknisk fejl

Artiklen kunne ikke gives videre grundet en teknisk fejl.

Ingen internetforbindelse

Artiklen kunne ikke gives videre grundet manglende internetforbindelse.

Denne funktion kræver Digital+

Med et Digital+ abonnement kan du give adgang til 5 låste artikler om måneden.

ALLEREDE ABONNENT?  LOG IND

Denne funktion kræver Digital+

Med et abonnement kan du lave din egen læseliste og læse artiklerne, når det passer dig.

Teknisk fejl

Artiklen kunne ikke tilføjes til læselisten, grundet en teknisk fejl.

Forsøg igen senere.

Del artiklen
Relevant for andre?
Del artiklen på sociale medier.

Du kan ikke logge ind

Vi har i øjeblikket problemer med vores loginsystem, men vi har sørget for, at du har adgang til alt vores indhold, imens vi arbejder på sagen. Forsøg at logge ind igen senere. Vi beklager ulejligheden.

Du kan ikke logge ud

Vi har i øjeblikket problemer med vores loginsystem, og derfor kan vi ikke logge dig ud. Forsøg igen senere. Vi beklager ulejligheden.