Amorfa metaller kallas även metalliskt glas och är verkligt ovanliga allround-talanger. Trots deras extrema hållfasthet är de samtidigt högelastiska. Det är ju egentligen två motsatser, men de unika egenskaperna hos metalliskt glas gör det möjligt. Amorfa metaller har till skillnad från kristallina material ingen ordnad gitterstruktur Detta uppstår genom en hög avkylningstakt hos smältan. Detta förhindrar att partiklarna i metallen ordnar sig regelbundet. Resultatet: en amorf, dvs. icke-kristallint fast ämne där atomerna stannar kvar i ett i det närmaste oordnat tillstånd.
Skriva ut amorfa metaller i 3D
Det nya supermaterialet inom additiv tillverkning
Extremt fasta, men samtidigt mycket elastiska: amorfa metaller, som även kallas för metalliskt glas, är DET nya supermaterialet med många högteknologiska tillämpningar inom 3D-utskrift. Dess spännande egenskaper innebär en enorm potential för innovativa komponenter inom medicinteknik, flyg- och rymdtrafik, robotik, e-mobilitet och inom lifestyle-området.*
Vad är amorfa metaller?
Vilka fördelar har metalliskt glas?
Hög hårdhet och hållfasthet kombinerat med hög elasticitet: Denna unika kombination ger många fördelar vid tillverkning av amorfa komponenter.
Isotropt förhållande
Amorfa komponenter har samma materialegenskaper i alla riktningar. Detta ger många fördelar, som additiv tillverkning, eftersom byggvolymen kan utnyttjas optimalt i kombination med komponentens riktning.
Biokompatibilitet
3D-utskrivna amorfa komponenter är biokompatibla och lämpar sig därmed mycket väl för många medicintekniska tillämpningar. På så sätt kan amorfa implantat anpassas individuellt efter patientens kropp.
Elasticitet
Amorfa metaller har en hög sträckgräns kopplad till en elastisk töjning på nästan 2 %. Detta medför många fördelar vid tillverkning av implantat, sensorer och kopplingar mellan fasta material, eftersom fjädringen blir betydligt bättre.
Lättviktskonstruktion
Tack vare sin höga hållfasthet kan komponenter av amorfa metaller utformas tunnare, med mindre material och därmed lägre vikt. Detta är särskilt viktigt inom robotik och medicinteknik, men även inom flyg- och rymdteknik samt för e-mobilitet.
Användning i mycket kalla miljöer
Amorfa metaller är smidiga vid låga temperaturer. Det betyder att de passar mycket bra för användning i extremt låg temperatur där de behåller sina egenskaper. Denna materialklass lämpar sig mycket väl för flyg- och rymdteknik.
Slitagetålighet
Amorfa metaller har mycket hög hårdhet och låg avslipning som är jämförbar med keramik. Denna egenskap gör dem särskilt användbara för komponenter som utsätts för höga påfrestningar vid verktygs- och komponentbygge samt för livsstilsprodukter som kvalitetsklockor.
Amorfa metaller – tre frågor om det nya supermaterialet
TRUMPF och Heraeus AMLOY har tillsammans utvecklat en metod som jobbar med mycket fint fokus och extremt liten smältvolym. Värmen leds snabbt bort. Så uppnås den kritiska avkylningstiden på 200 Kelvin per sekund: Ur pulverbädden växer ett individuellt anpassat och amorft fruset implantat.
Eftersom metalliskt glas inte innehåller något kristallgitter har det helt andra egenskaper än andra metaller. Det är på en och samma gång extremt fast, högelastiskt och mycket slitagetåligt. Det innebär att implantat av amorfa metaller tål de enorma påfrestningar som de utsätts för i människokroppen. Det är inte bara slag eller stötar som är exempel på sådana påfrestningar. När vi biter och tuggar är belastningen på käkbenet regelbundet hög och ett revben utsätts för cirka åtta miljoner andetagsrörelser per år.
Amorfa legeringar har en elasticitetsmodul som liknar mänskliga ben i hög utsträckning. Det är en enorm fördel för läkningsprocessen och för belastningsförmågan på den del av kroppen som tidigare varit försvagad. Samtidigt är legeringarna korrosionståliga och certifierat biokompatibla.
Amorfa metallegeringar – fyra egenskaper i fokus
Heraeus AMLOY har utvecklat innovativa legeringar som bland annat passar utmärkt för tillverkning av innovativa implantat. I utbudet finns zirkoniumbaserade legeringar som Amloy-ZR01 och Amloy-ZR02. Den sistnämnda är ett biokompatibelt certifierat ämne enligt ISO 10993-5 och ISO 10993-12. Dessutom används titan som material i medicinska komponenter som skelettimplantat eller pacemakers. Den aktuella forskningen om titanlegeringar för medicinsk användning ser mycket lovande ut. Amorfa legeringar – oavsett om de innehåller titan eller zirkonium – har många egenskaper som gör dem lämpliga för specifika tillämpningar.
Whitepaper
Vilka amorfa tillämpningar finns det?
Ta reda på mer
Från livsstilsklockor till medicinteknisk och lätta konstruktioner: Amorfa metaller skapar nya användningsmöjligheter för många olika branscher. En stor fördel utgörs av kombinationen av 3D-tryck och metalliskt glas. Ta reda på mer om det!
Vilka amorfa tillämpningar finns det?
Från livsstilsklockor till medicinteknik och lätta konstruktioner: Amorfa metaller skapar nya användningsmöjligheter för många branscher. Kombinationen av 3D-utskrifter och metalliska glas ger en mycket stor fördel: Materialet kan bearbetas på bästa sätt och det går att skapa även mycket små strukturer med släta ytor. Applikationer som kräver mycket hög korrosions- och slitagetålighet kan tillverkas på bästa sätt.
Medicinteknik
Med amorfa metaller får medicintekniken exakt vad den behöver: de perfekta materialen för tillverkning av skalpeller som håller länge eller minimalt invasiva instrument. Amorfa metaller kan dock även spela en viktig roll i människokroppen – som implantat.
Livsstilsprodukter
Polerbara ytor av hög kvalitet och reptålighet ger livsstilsprodukter det ”lilla extra”. De är därför mycket viktiga för underhållningselektronik, klockor och smycken i premium-segmentet.
General Industries
Genom den additiva modellen kan många industriellt tillverkade komponenter tillverkas i ”ett stycke”. Det betyder att komponenterna inte måste tillverkas separat och därefter monteras.
Med de här maskinerna gör du amorfa utskrifter – till och med i serie
Ta reda på mer
Därför är 3D-utskrifter och amorfa metaller ett verkligt dream team: Läs vidare om hur TruPrint-systemen från TRUMPF och de högrena, specialoptimerade pulvren från Heraeus AMLOY samverkar perfekt.
Med de här maskinerna gör du amorfa utskrifter – till och med i serie
Ett verkligt dream team: 3D-utskrift och amorfa metaller. Med andra ord: TruPrint-systemet från TRUMPF och de högrena, specialoptimerade pulvren från Heraeus AMLOY. TruPrint 1000 och 2000 lämpar sig särskilt väl för utskrift av amorfa metaller. De små stråldiametrarna möjliggör högsta ytgods. Detta förenklar, eller avlägsnar till och med behovet av, efterbehandling av applikationerna. Överskottspulver kan återanvändas ”inert” i processen, även vid skyddsgas. Detta skyddar materialet mot skadlig påverkan som syrgas, som reagerar snabbt med metalliskt glas. Med en stråldiameter på 55 µm skapar lasern ett litet smältbad. Värmen leds snabbt bort och den kritiska avkylningshastigheten på 200 kelvin per sekund bibehålls. Det innebär att metallen inte kan kristalliseras. I TruPrint 2000 täcker två stycken lasrar på 300 Watt vardera hela byggvolymen parallellt. På så sätt kan amorfa komponenter serietillverkas med hög kvalitet och produktivitet. Tack vare Dank Condition Monitoring, Powder Bed Monitoring och Melt Pool Monitoring kan dessutom fel i processen upptäckas tidigt. En riktigt bra sak.
Ask the Expert: Vår materialspecialist Christian Schauer förklarar
Whitepaper
Ytterligare information om amorfa metaller finns på: www.heraeus-amloy.com
*Källa headerbild: Heraeus AMLOY
Kontakt