塑料用于 3D FDM/FFF 打印的部分原因是它的玻璃状态具有很宽的温度范围 - 在这种状态下,它可以用一些力流动,但不会仅由于重力而流动。
大多数金属具有非常窄的或不存在的玻璃态。它们从固态转变为液态,几乎没有可流动但非液态的状态。
是否有任何金属或合金显示玻璃化转变状态?
塑料用于 3D FDM/FFF 打印的部分原因是它的玻璃状态具有很宽的温度范围 - 在这种状态下,它可以用一些力流动,但不会仅由于重力而流动。
大多数金属具有非常窄的或不存在的玻璃态。它们从固态转变为液态,几乎没有可流动但非液态的状态。
是否有任何金属或合金显示玻璃化转变状态?
有效的挤压式 3D 打印材料需要满足以下条件:
液态金属往往在“留在你放置的地方”和“与前一层结合”之间存在冲突。为了使熔敷金属完全结合,界面材料需要达到熔点,才能发生真正的熔焊。并且为了提供足够的热量来重熔界面而不需要额外的热源(如电弧),沉积的熔融金属需要非常热。所以它会在冷却时运行。高密度和高热容量使其运行速度快,冷却速度慢。
几乎每个 DIY 金属 3d 打印件(例如由送丝 MIG 焊工制造)最终看起来都是这样的:
https://3dprint.com/29944/diy-metal-printing-garage/
相比之下,聚合物具有长分子链,允许它们“扩散焊接”并粘附,而无需完全重新熔化界面。熔化的液体塑料会非常有效地粘附在固体塑料上。界面只需要加热到足以使分子链缠绕在一起的明显扩散即可。这将发生在玻璃点和熔点之间,不会发生真正的熔化。因此,您可以在一定温度下打印熔融塑料,使其保持足够长的时间硬化,并且仍能获得良好的粘合。
金属也往往非常坚硬,这会促进翘曲。随着打印的进行,很难建立一个足够温度的加热环境来适当地消除热收缩应力,而对于塑料,加热的构建板和温暖的外壳可以允许翘曲应力随着打印的进行而开始松弛。
可以“FDM 风格”3D 打印由固相线和液相线之间范围广泛的金属合金制成的细丝/线材。它是使用焊料和类似合金完成的。然而,在翘曲应力、界面重熔不足导致的层粘合不良以及使用软质低熔点合金之间,最终打印出来的零件通常会比简单地用坚固的塑料打印出来的零件更弱。例如,PEEK 几乎与铝一样坚固,碳纤维或玻璃纤维复合塑料在各种性能指标上都可以超过金属。那么用弱而脆的金属合金打印有什么意义呢?
多年来,很多人尝试过 FDM 式的金属打印,但从长远来看,没有人发现值得追求。更典型的 DIY 金属打印方法,如 3D MIG 焊接,然后进行清理加工,将产生更好的结果。
我不是这方面的专家,但https://en.wikipedia.org/wiki/Amorphous_metal 上的文章可能与您有关。
有一些特殊的合金,例如金/硅和各种钛基合金,如果冷却得非常快(例如,通过溅射到旋转的冷表面上),它们就会变成“块状金属玻璃”。冷却速度可防止晶体形成。早期的 BMG 非常坚固但很脆;改进降低了脆性和所需的冷却速度。
我认为最接近的是复合材料。在过去两年左右的时间里,越来越多的复合长丝出现在消费类 3D 打印机市场上。我可以在Proto-Pasta上看到复合长丝的好例子。由于长丝必须主要由聚合物“粘合剂”组成,因此材料显然不会表现出两者的所有特性。
在不涉及太多材料科学的情况下,考虑 ABS 和铁(或其他一些铁基金属)的复合材料。您不能指望用灯丝打印出实心电路,因为铁可能无法在灯丝的所有方向上都表示出来,因此会导致电阻或完全不导电。
因此,要回答您的问题:我不知道在某种金属/合金中存在明显更大的玻璃态。您最好的选择是复合材料,但如果复合材料有效,则取决于您对零件的要求。然后,您将面临另一场寻找合适类型复合材料的战斗,最糟糕的是,找到一个好的供应商,哈哈
我花了一些时间研究制造一台可以打印青铜长丝的 FDM 机器。通常制成线材的合金固相线和液相线温度之间的差异仅为 50 摄氏度。我确定可以制作一个传统的热端,电加热,由钼或钨制成。
我没有确定青铜在 50 度固液区的表现。我更关心喷嘴材料在铜中的溶解度,对此我几乎找不到已发表的数据。
根据我的焊接经验,以及使用 FDM 打印塑料,层粘附可能存在问题。为了真正粘合,冷却的材料需要被沉积在下一层的材料熔化。由于冷却材料的温度、材料的热导率以及材料形成氧化物的倾向,这会变得复杂。这些可以通过在惰性气氛中加热物体来减轻。
所以,为了回答这个问题,我建议看一下青铜合金,因为它们在中等温度下熔化,并且比铝合金更不容易氧化。