Buffalon yliopiston Start-up yhtiön kautta isän ja pojan luoma yritys Vader Systems tarjoaa nestemäisten metalliosien suorasuihkutukseen perustuvaa kolmiulotteista tulostusta. Se perustuu magnetohydrodynamiikan periaatteisiin eli johtavien nesteiden manipulointiin magneettikentän avulla.
Nykyiset metallitulostimet käyttävät prosessissaan pulverimaista metallia ja sen sulattamiseen kohteessa laseria tai elektronisuihkua. Tällaisessa prosessissa jotkut jauheen hiukkaset eivät sula, mikä jättää kohteeseen heikkoja kohtia.
Vaderin prosessissa metalli on sulana suljetussa kammiossa, josta se kulkeutuu keraamiseen ejektrorikammioon. Kammioon sähköpulssilla luotu magneettikenttä leviää sulaan metalliin luoden kiertäviä sähkövirtoja. Nämä vuorovaikuttavat magneettikentän kanssa tuottaen painetta, joka puristaa pisaran ulos ejektorisuuttimesta.
Vaderin koneessa käytetään 750 asteeseen sulatettua alumiinia. Jatkossa on tarkoitus pystyä sulattamaan ja tulostamaan 1400-asteista terästä.
Kalifornian yliopiston johtamassa tutkimuksessa on puolestaan havaittu, että nanohiukkaset parantavat sulamista ja jähmettymistä metallien valmistusprosesseissa.
Metallien sulaminen ja jähmettyminen ovat tärkeitä prosesseissa, joita käytetään esimerkiksi hitsauksessa mutta myös 3D-tulostuksessa.
Metallien sulatuksessa on kaksi tärkeää vyöhykettä; sulatusalue, jossa metalli muuttuu nesteeksi ja lämpövaikutusvyöhyke, jossa metalli ei sula, mutta sen mikrorakenne voi heikentyä lämmöstä.
Mitä suurempi sulamisalue on, sitä suurempi on myös läheinen lämpövaikutusalue. Kuitenkin valmistuksessa haluttaisiin päinvastaista vaikutusta ja siihen nanohiukkasten lisäys todella auttaa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 23.1.2017