Amorfní kovy se označují také jako kovová skla a jsou zcela výjimečným a všestranným talentem. Protože i když vykazují extrémní pevnost, jsou současně vysoce elastické. Spojení těchto dvou vlastně protikladných vlastností umožňuje jedinečný charakter kovových skel. Amorfní kovy nemají narozdíl od krystalických materiálů uspořádanou mřížkovou strukturu. Dochází k tomu vysokou rychlostí ochlazování taveniny. Tímto způsobem se zabraňuje rovnoměrnému uspořádání částic v kovu. Výsledek: Amorfní, tedy nekrystalické pevné těleso, ve kterém zůstávají atomy v téměř neuspořádaném stavu.
3D tisk amorfních kovů
Nový supermateriál v aditivní výrobě
Extrémně pevné, ale zároveň vysoce elastické: Amorfní kovy, označované také jako kovová skla, jsou novým supermateriálem při 3D tisku mnoha high-tech aplikací. Jejich zajímavé vlastnosti skrývají obrovský potenciál pro inovativní díly v oblasti lékařství, letectví a kosmonautiky, robotiky, E-mobility nebo v oblasti lifestylu.*
Co jsou amorfní kovy?
Jaké výhody mají kovová skla?
Vysokou tvrdost a pevnost při současně vysoké elasticitě: Z této jedinečné kombinace vyplývá nespočet výhod při výrobě amorfních dílů.
Izotropní chování
Amorfní díly mají ve všech prostorových směrech stejné vlastnosti materiálu. Z toho vyplývá mnoho výhod například v aditivní výrobě, protože lze optimálně využít výrobní prostor ve spojení s orientací dílu.
Biologická kompatibilita
Amorfní díly vyráběné 3D tiskem jsou biologicky kompatibilní a proto jsou předurčeny pro mnoho lékařských aplikací. Například je možné amorfní implantáty individuálně přizpůsobit tělesné konstituci pacienta.
Elasticita
Amorfní kovy vykazují vysokou mez kluzu, spojenou s elastickou roztažností téměř 2 %. Z toho vyplývá mnoho výhod při výrobě implantátů, senzorů nebo pevných uložení, protože se výrazně zlepšuje pružení.
Lehká konstrukce
Díky vysoké pevnosti mohou být díly z amorfních kovů tenčí, z menšího množství materiálu a tím lehčí. Velmi důležité je to v oblasti robotiky nebo lékařské techniky, ale i v letectví a kosmonautice nebo v oblasti e-mobility.
Použití ve velmi chladných prostředích
Amorfní kovy jsou houževnaté při velmi nízkých teplotách, tzn., že se mohou výborně používat při extrémně nízkých teplotách a zachovají si své vlastnosti. Proto je tato třída materiálů předurčená pro letectví a kosmonautiku.
Odolnost proti opotřebení
Amorfní kovy vykazují velmi vysokou tvrdost a tím u nich dochází k malému otěru, který je srovnatelný s keramikou. Tato vlastnost je velmi důležitá především pro intenzivně namáhané komponenty v nástrojařství a konstrukci forem a u lifestylových produktů, jako jsou exkluzivní hodinky.
Amorfní kovy – 3 otázky k novému supermateriálu
Společnosti TRUMPF a Heraeus AMLOY vyvinuly společně metodu, která funguje s velmi přesným ohniskem a extrémně malým objemem taveniny. Teplo se rychle odvádí. Tím se dosahuje kritické doby ochlazování 200 stupňů Kelvina za sekundu: Z práškového lože roste individuálně přizpůsobený a amorfně tuhnoucí implantát.
Kovová skla nemají krystalickou mřížku, chovají se zcela jinak než jiné kovy. Jsou současně extrémně pevné, vysoce elastické a otěruvzdorné. Tím mohou implantáty z amorfních kovů výborně odolávat enormnímu namáhání v lidském těle. Patří sem nejen údery nebo nárazy. Čelistní kost je při kousání a žvýkání pravidelně dlouhodobě namáhána; žeberní oblouk vydrží přibližně osm milionů dechových pohybů ročně.
Amorfní slitiny mají modul pružnosti podobný jako lidské kosti. To je ohromná výhoda pro proces uzdravování a zatížitelnost dříve oslabeného místa v těle. Současně jsou slitiny odolné vůči korozi a certifikované jako biokompatibilní.
Amorfní kovové slitiny – zaměřeno na 4 vlastnosti
Společnost Heraeus AMLOY vyvinula inovativní slitiny, které se mimo jiné výborně hodí k výrobě inovativních implantátů. K dispozici jsou již slitiny na bázi zirkonia, jako Amloy-ZR01 a Amloy-ZR02. Poslední jmenovaná slitina je biokompatibilní materiál, který je již certifikovaný podle ISO 10993-5 a ISO 10993-12. Kromě toho je materiálem používaným pro medicínské komponenty, jako jsou kostní implantáty nebo kardiostimulátory titan. Aktuální výzkumy titanových slitin pro použití v lékařské technice jsou velmi slibné. Ať titan nebo zirkonium – amorfní slitiny se vyznačují odlišnými vlastnostmi a jsou proto velmi výhodné pro specifické aplikace.
Whitepaper
Jaká použití amorfních kovů existují?
Další podrobnosti
Od lifestylových hodinek přes lékařskou techniku až po lehké konstrukce: Amorfní kovy otvírají nové možnosti využití v mnoha oborech a průmyslových odvětvích. Největší výhoda vyplývá z kombinace 3D tisku a kovových skel. Objevte ji!
Jaká použití amorfních kovů existují?
Od lifestylových hodinek přes lékařskou techniku až po lehké konstrukce: Amorfní kovy otvírají nové možnosti využití v mnoha oborech a průmyslových odvětvích. Protože díky kombinaci 3D tisku a kovových skel je možné především jedno: Optimální zpracovávání materiálu a přitom vytváření nejjemnějších struktur s hladkými povrchy. Je možné ideálně realizovat aplikace, které vyžadují velmi vysokou odolnost proti korozi a opotřebení.
Lékařská technika
S amorfními kovy dostává lékařská technika přesně to, co hledá: Perfektní materiály pro výrobu skalpelů s dlouhou životností nebo minimálně invazivních nástrojů. Ale i v lidském těle budou hrát v budoucnu amorfní kovy důležitou roli – jako implantáty.
Lifestylové produkty
Lifestylovým produktům dodají „šmrnc“ až leštitelné povrchy vysoké kvality a odolnost proti poškrábání. Amorfní kovy jsou proto velmi důležité pro exkluzivní zábavní elektroniku, hodinky a šperky.
Průmysl obecně
Aditivní metodou lze vyrábět mnoho průmyslově vyráběných dílů „jako jeden celek“. Jednotlivé komponenty se tak nemusí vyrábět samostatně a následně sestavovat.
S těmito stroji tisknete amorfně – dokonce sériově
Další podrobnosti
Proč jsou 3D tisk a amorfní kovy skutečným týmem snů: Přečtěte si zde, jak spolu systémy TruPrint od společnosti TRUMPF a vysoce čisté, speciálně optimalizované prášky od společnosti Heraeus AMLOY dokonale ladí.
S těmito stroji tisknete amorfně – dokonce sériově
Skutečný tým snů: 3D tisk a amorfní kovy. Nebo jinak řečeno: Systémy TruPrint od společnosti TRUMPF a vysoce čisté, speciálně optimalizované prášky od společnosti Heraeus AMLOY. Protože tiskárny TruPrint 1000 a 2000 se velmi dobře hodí k tisku amorfních kovů. Malé průměry paprsku umožňují nejvyšší kvalitu povrchu. Tím se usnadňují dokončovací úpravy v aplikacích, příp. nejsou vůbec potřeba. Přebytečný prášek lze pro další proces LMF zpracovat „inertně“, tedy pod ochranným plynem. To chrání materiál před škodlivými vlivy jako je kyslík, který s kovovými skly rychle reaguje. S průměrem paprsku 55 µm vytváří laser malou tavnou lázeň. Teplo se rychle odvádí a dodržuje se kritická rychlost ochlazování 200 stupňů Kelvina za sekundu. Kov tak nemůže krystalizovat. V tiskárně TruPrint 2000 osvětlují celý výrobní prostor paralelně dokonce dva lasery o výkonu 300 W. Tak lze amorfní díly vyrábět ve vysoké kvalitě a produktivně i v sériové výrobě. Díky monitorování stavu, monitorování práškového lože a Melt Pool Monitoring je možné navíc včas rozpoznat chyby v procesu. Vynikající.
Ask the Expert: Náš specialista na materiály Christian Schauer vysvětluje
Whitepaper
Další informace k amorfním kovům naleznete na: www.heraeus-amloy.com
*Zdroj obrázek v záhlaví: Heraeus AMLOY
Kontakt