I ricercatori hanno ora dimostrato la capacità di creare metallo amorfo, o vetro metallico, leghe con tecnologia di stampa tridimensionale (3D), aprendo la porta a una varietà di applicazioni, come motori elettrici più efficienti, materiali più resistenti all'usura, materiali più resistenti, e strutture più leggere.

"I vetri metallici mancano delle strutture cristalline della maggior parte dei metalli:la struttura amorfa si traduce in proprietà eccezionalmente desiderabili, "dice Zaynab Mahbooba, primo autore di un articolo sull'opera e di un dottorato di ricerca. studente presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali della North Carolina State University.

Sfortunatamente, la produzione di vetro metallico richiede un rapido raffreddamento per evitare la formazione della struttura cristallina. Storicamente, ciò significava che i ricercatori potevano fondere solo vetri metallici in piccoli spessori. Per esempio, le leghe di ferro amorfo potevano essere fuse con uno spessore non superiore a pochi millimetri. Tale limitazione dimensionale è chiamata spessore critico di colata di una lega.

"L'idea di utilizzare la produzione additiva, o stampa 3D, produrre vetro metallico su scaglie maggiori dello spessore di colata critico esiste da più di un decennio, " Mahbooba dice. "Ma questo è il primo lavoro pubblicato che dimostra che possiamo effettivamente farlo. Siamo stati in grado di produrre una lega di ferro amorfo su una scala 15 volte più grande del suo spessore di colata critico".

La tecnica funziona applicando un laser a uno strato di polvere metallica, sciogliendo la polvere in uno strato solido di soli 20 micron di spessore. La "piattaforma di costruzione" scende quindi di 20 micron, più polvere viene sparsa sulla superficie, e il processo si ripete. Poiché la lega si forma un po' alla volta, si raffredda rapidamente, mantenendo le sue qualità amorfe. Però, il risultato finale è un solido, oggetto di vetro metallico - non un oggetto in laminato, strati discreti della lega.

"Questa è una prova del concetto che dimostra che possiamo farlo, "dice Ola Harrysson, autore corrispondente della carta e Edward P. Fitts Distinguished Professor di Sistemi Industriali e Ingegneria presso NC State.

"E non c'è motivo per cui questa tecnica non possa essere utilizzata per produrre alcuna lega amorfa, " Dice Harrysson. "Uno dei fattori limitanti a questo punto sarà la produzione o l'ottenimento di polveri metalliche di qualsiasi composizione di lega tu stia cercando.

"Per esempio, sappiamo che alcuni vetri metallici hanno dimostrato enormi potenzialità di utilizzo nei motori elettrici, riducendo il calore disperso e convertendo più energia dai campi elettromagnetici in elettricità."

"Ci vorranno alcuni tentativi ed errori per trovare le composizioni di lega che hanno la migliore combinazione di proprietà per una data applicazione, " dice Mahbooba. "Per esempio, vuoi assicurarti non solo di avere le proprietà elettromagnetiche desiderabili, ma che la lega non è troppo fragile per l'uso pratico."

"E poiché stiamo parlando di produzione additiva, possiamo produrre questi vetri metallici in una varietà di geometrie complesse - che possono anche contribuire alla loro utilità in varie applicazioni, " dice Harrysson.

La carta, "Produzione additiva di un vetro metallico sfuso a base di ferro più grande dello spessore di colata critico, " è pubblicato sulla rivista Materiali applicati oggi .