Rask prosess for printing med flytende metall muliggjør storskala objekter

Tekst:Roger Stormo
PUBLISERT: 26 januar 2024
Ikke så pent men hurtig. Foto: Self Assembly Lab.

Forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) har publisert en ny studie som viser fordelene med Liquid Metal Printing (LMP) for storskala konstruksjon og arkitekturapplikasjoner.

Teamets LMP tilnærming til 3D-printing avsetter smeltet aluminium på en seng av små glassperler, og aluminiumet herder raskt til en 3D-struktur. Denne prosessen ofrer overflateoppløsning og presisjon til fordel for hastighet. LMP produserer angivelig 3D-printede metallstrukturer ti ganger raskere og til lavere kostnader enn alternative produksjonsteknikker for metalltilsetning.

Selv om LMP ikke er en ny teknologi, sier forskerne at denne studien er den første som demonstrerer teknikkens styrke, som er å raskt produsere store deler for arkitektoniske og konstruksjons-applikasjoner.

Studien som er publisert av Association for Computer Aided Design in Architecture (ACADIA), argumenterer også for at LMP tilbyr bærekraftsfordeler i 3D-printing av metall i storformat. MIT-teamet peker på at LMP er godt egnet for rask prototyping og produksjon ved bruk av resirkulert metall eller skrapmetall.

Forskerne 3D-printet en rekke aluminiumsstrukturer for å støtte deres hypotese, inkludert rammer for bord og stoler. Studien fremhever at komponenter laget med LMP kan kombineres med tilleggsmaterialer og etterbehandlingstrinn for å skape funksjonelle møbler.

«Dette er en helt annen retning i hvordan vi tenker på metallproduksjon som har noen store fordeler. Det har også ulemper. Men det meste av vår bygde verden – tingene rundt oss som bord, stoler og bygninger – trenger ikke ekstremt høy oppløsning,» kommenterte Skylar Tibbits, seniorforfatter av studien og førsteamanuensis ved MITs avdeling for arkitektur. «Hastighet og skala, og også repeterbarhet og energiforbruk, er alle viktige beregninger.»

LMP setter fart på additiv produksjon i metall i stor skala

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) er en eksisterende metall 3D-utskriftsteknologi som er fremtredende i konstruksjons- og arkitektursektoren. I likhet med LMP kan WAAM raskt fremstille store strukturer med lav oppløsning. Imidlertid kan WAAM-produserte deler være utsatt for vridning og sprekker, da omsmelting ofte er nødvendig under 3D-printprosessen.

LMP overvinner angivelig disse utfordringene, ettersom metallet forblir smeltet gjennom hele prosessen. MIT-teamets LMP er optimalisert for bruk med aluminium. 3D-skriveren ekstruderer smeltet aluminium gjennom en keramisk dyse ved høye hastigheter inn i en seng av glass. Denne prosessen kan angivelig 3D-printe store metalldeler på sekunder, mens avkjølingen av aluminiumet og herdingen tar noen minutter.

Aluminiumet smeltes til små perler. Foto: Self Assembly Lab.

I studien brukte forskerne LMP-teknologien for raskt å produsere møbelrammer med variabel tykkelse. Disse rammene var holdbare nok til å tåle maskineringsprosesser som fresing og boring. Ved å kombinere LMP med disse etterbehandlingsmetodene, produserte MIT-teamet fullskala 3D-printede bord og stoler.

Teamet konkluderte med at LMP har et betydelig potensial i konstruksjons- og arkitekturindustrien både som et verktøy for prototyping, og som en form for rask produksjon til lav kostnad i stor skala.

Med blikket mot fremtiden vil teamet fortsette å iterere sin LMP-teknologi for å muliggjøre dyseoppvarming, noe som vil bidra til å forhindre tilstopping. Forskerne håper også å oppnå bedre kontroll over strømmen av smeltet materiale.

Til syvende og sist er det håp om at MITs LMP 3D-printer kan gjøres mer tilgjengelig slik at brukere enkelt kan 3D-printe store deler fra resirkulert metall.

«Hvis vi kunne gjøre denne maskinen til noe som folk faktisk kunne bruke til å smelte ned resirkulert aluminium og skrive ut deler, ville det være en endring i metallproduksjon,» forklarte Tibbits. «Akkurat nå er det ikke pålitelig nok til å gjøre det, men det er målet.»

Forskningsrapporten finner du her (PDF).

Les mer

Forskning på AM med dupleks rustfritt stål

Hvordan kan dupleks rustfritt stål brukes optimalt både for lasersveising og additiv produksjon? Amir Baghdadchis fra Högskolan Väst i Sverige søkte svaret på det spørsmålet i sin doktoravhandling.
Amir-Baghdadchi-doktor-i-produktionsteknologi-1024x682

Nordens første testbed for 3D-printet betong

I slutten av april innviet forskningsinstituttet RISE et test- og demomiljø for 3D-printet betong. En unik investering som vil akselerere industriell bruk av teknologien og bane vei for en mer bærekraftig byggebransje i Sverige.
RISE-kollage-768x504

Høyoppløste detaljer med SAF-oppdatering

Print deler med SAF-teknologi som er mer presise og i enda høyere oppløsning. Det er mulig med oppgraderingen som er utgitt av Stratasys.
Protech-H350-1024x683-1

Stratasys med 3D-printing rett på klær

DTG - Direct-to-garment (direkte-til-plagg) er en kjent teknologi innen grafisk bransjes segment for tekstilprinting. Nå lanserer Stratasys en ny DTG-løsning for deres tekstil-3D-printer, J850. 
stratasys-d2g-cover

Siste nytt

Bransjens beste skal kåres på TCT Awards

5. juni avgjøres årets utgave av TCT Awards i Birmingham der 61 finalister konkurrerer i elleve kategorier.
Stratasys-F3300-Yoav-1024x683

Unilever sparer 90 prosent med 3D-printede former

3D-printing begynner å finne veien inn i emballasjeindustrien, spesielt for produksjon av støpeformer. Et aktuelt eksempel på dette er Unilever og Serioplast, som gjør store tids- og kostnadsbesparelser ved å bruke teknologien i produktutviklingen.
Formlabs-Unilever-1-1024x681

3D print vokser kraftig viser rapport fra Protolabs

Den nye utgaven av Protolabs årlige internasjonale 3DP-trendrapport viser at 3D-printmarkedet vokser raskere enn forventet. Rapporten baserer seg på markedsinformasjon samt uttalelser fra 700 ingerniørekspertenr verden over.
sementprint

Forskning på AM med dupleks rustfritt stål

Hvordan kan dupleks rustfritt stål brukes optimalt både for lasersveising og additiv produksjon? Amir Baghdadchis fra Högskolan Väst i Sverige søkte svaret på det spørsmålet i sin doktoravhandling.
Amir-Baghdadchi-doktor-i-produktionsteknologi-1024x682