Espera-se que pós de metal refratário se tornem matéria-prima para impressão 3D

O que é impressão 3D?

A impressão 3D também é conhecida como manufatura aditiva. Semelhante aos processos de metalurgia do pó que usamos hoje, os dispositivos de metal fabricados com essa tecnologia são baseados em pós de metal, como pós de cerâmica e pós de metal. A diferença é que o pó não é sinterizado junto, mas formado pela “impressão” das seções das peças sobre o pó com adesivos especiais, por meio do bico.

Impressão 3D

Espera-se que os pós de metal refratário se tornem matéria-prima para impressão 3D

Uma das dificuldades com a impressão 3D é o uso de metais refratários, especialmente aqueles com alto ponto de fusão, como tungstênio , cromo e rênio . Durante anos, cientistas de todo o mundo trabalharam em novos processos que podem ser econômicos e atender aos requisitos de desempenho desejados.

Os cientistas desenvolveram uma nova tecnologia que usa a impressão 3D para criar estruturas metálicas em nanoescala complexas. A tecnologia pode ser usada em uma variedade de aplicações, desde a criação de circuitos lógicos 3D em minúsculos chips de computador até a engenharia de componentes de aeronaves ultraleves, que podem criar uma variedade de novos nanomateriais com propriedades diferentes.

Na impressão 3D, os objetos são construídos camada por camada, permitindo a criação de produtos que não requerem métodos convencionais de redução, como gravação ou fresamento. Cientistas de materiais do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) projetaram uma estrutura tridimensional ultrafina em uma máquina de impressão 3D. Os feixes da estrutura tridimensional são a única nanoescala, que é muito pequena para ser vista a olho nu.

Impressão 3D de cerâmica

O novo grupo 3D imprime as estruturas de uma variedade de materiais, desde cerâmicas a compostos orgânicos. Além disso, os cientistas estão trabalhando duro para fazer descobertas na impressão 3D de metais refratários como tungstênio e titânio, especialmente ao tentar criar pós minúsculos com menos de 50 mícrons de tamanho ou cerca de metade da largura de um fio de cabelo.

Os cientistas colaram níquel e moléculas orgânicas para formar um líquido que se parecia muito com um xarope para a tosse. Eles usaram um software de computador para projetar uma estrutura e a construíram trocando os líquidos por meio de um laser de dois fótons. O laser cria ligações químicas mais fortes entre as moléculas orgânicas, endurecendo-as e transformando-as em blocos de construção da estrutura. E como essas moléculas também estão ligadas aos átomos de níquel, o níquel está ligado à estrutura. Dessa forma, a equipe foi capaz de imprimir uma estrutura tridimensional que era originalmente uma mistura de íons metálicos e moléculas orgânicas não metálicas.

A estrutura é então colocada em um forno e lentamente aquecida a 1000 ° C em uma câmara de vácuo. A temperatura está bem abaixo do ponto de fusão do níquel (1455 ° C), mas é quente o suficiente para evaporar o material orgânico da estrutura, deixando apenas o metal para trás. O processo de aquecimento conhecido como pirólise também funde as partículas de metal.

Além disso, como o processo evapora uma grande quantidade de material estrutural, ele diminui de tamanho em 80%, mas mantém sua forma e proporções. O encolhimento final é o que torna a estrutura tão pequena. Nessa nanoestrutura construída, a parte impressa da viga de metal tem cerca de um milésimo do tamanho da ponta de uma agulha de costura.

Os cientistas ainda estão aprimorando suas técnicas. Embora estejam apenas começando com o níquel, eles estão interessados ​​em expandir para outros metais comumente usados ​​na indústria, como tungstênio e titânio. Os cientistas também esperam usar o processo para imprimir outros materiais, incluindo cerâmicas, semicondutores, materiais piezoelétricos e outros materiais exóticos.

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