You have selected Polska. Based on your configuration, United States might be more appropriate. Do you want to keep or change the selection?

Czym są metale amorficzne? | TRUMPF

Czym są metale amorficzne?

Metale amorficzne są również określane mianem szkła metalicznego i charakteryzują się wieloma zaletami. Ponieważ mimo wykazywania wysokiej wytrzymałości są jednocześnie niezwykle elastyczne. W zasadzie są to dwie przeciwstawne cechy, a ich połączenie jest możliwe z uwagi na unikatowe właściwości szkieł metalicznych. W odróżnieniu od materiałów krystalicznych w metalach amorficznych nie ma uporządkowanej struktury siatkowej. Dzieje się tak to na skutek szybkiego stygnięcia ciekłego metalu. W ten sposób zapobiega się równomiernemu rozłożeniu cząsteczek w metalu. Wynik: amorficzne, a wiec nie krystaliczne ciało stałe, w którym atomy pozostają w prawie nieuporządkowanym stanie.

Jakie są zalety szkieł metalicznych?

Wysoka twardość i wytrzymałość przy jednocześnie wysokiej elastyczności: to wyjątkowe połączenie zapewnia liczne korzyści podczas produkcji elementów amorficznych.

Zachowanie izotropowe

Elementy amorficzne charakteryzują się jednakowymi właściwościami materiału we wszystkich kierunkach przestrzennych. Wiąże się to z wieloma korzyściami na przykład w produkcji addytywnej, ponieważ obszar obróbki w połączeniu z wyregulowaniem elementu może być optymalnie wykorzystany.
 

Biokompatybilność

Elementy amorficzne drukowane metodą 3D są biokompatybilne i dlatego dobrze się nadają do wielu zastosowań w zakresie techniki medycznej. Dzięki temu można indywidualnie dopasować amorficzne implanty do budowy ciała pacjenta.

Elastyczność

Metale amorficzne charakteryzują się wysoką granicą plastyczności w połączeniu z wydłużeniem sprężystym wynoszącym prawie 2%. Daje to wiele korzyści podczas produkcji implantów, czujników oraz przegubów łączących, ponieważ znacznie poprawione jest sprężynowanie.

Lekkie konstrukcje

Dzięki wysokiej wytrzymałości elementy z metalu amorficznego mogą być cieńsze i zawierać mniej materiału, co pozwala je łatwiej kształtować. Jest to szczególnie ważne w branży robotyki i techniki medycznej, ale również w przemyśle lotniczym i kosmicznym oraz w elektromobilności.

Zastosowanie w bardzo zimnym otoczeniu

Metale amorficzne są plastyczne w niskich temperaturach, to znaczy, że mogą być z powodzeniem stosowane w ekstremalnie niskich temperaturach i zachowują swoje właściwości. Dlatego ta klasa materiału szczególnie dobrze nadaje się do stosowania w branży lotniczej i kosmicznej.

Odporność na zużycie

Metale amorficzne wykazują dużą twardość, a tym samym ograniczone ścieranie, które jest porównywalne z właściwościami ceramiki. Ta właściwość jest bardzo ważna przede wszystkim przy bardzo obciążonych komponentach w przypadku narzędzi i form oraz przy produktach do użytku codziennego takich jak wysokiej jakości zegarki.

Metale amorficzne – 3 pytania dotyczące nowego supermateriału

W jaki sposób można drukować metale amorficzne w technologii 3D?

Firmy TRUMPF i Heraeus AMLOY wspólnie opracowały metodę, która działa przy bardzo niewielkim ognisku i niezwykle małej objętości stapianego materiału. Ciepło jest szybko odprowadzane. W ten sposób osiągany jest krytyczny czas chłodzenia równy 200 kelwinów na sekundę: z łoża proszku wyrasta indywidualnie dopasowany i amorficzny implant.

Jakie są korzyści zastosowania metali amorficznych do implantów?

Szkła metaliczne nie mają siatki krystalicznej, zachowują się zupełnie inaczej niż pozostałe metale. Jednocześnie są one niezwykle trwałe, bardzo elastyczne i bardzo odporne na zużycie. W ten sposób również implanty wykonane z metali amorficznych mogą dobrze przenosić duże obciążenia w ludzkim ciele. Zalicza się do tego nie tylko uderzenia lub pchnięcia. Żuchwa jest regularnie obciążana podczas gryzienia i żucia, łuk żebrowy wytrzymuje rocznie około ośmiu milionów ruchów oddechowych.

Dlaczego szkła metaliczne szczególnie dobrze nadają się do druku 3D kości?

Moduł Younga stopów amorficznych jest zbliżony do tego, którym charakteryzują się ludzkie kości. Jest to bardzo korzystne w procesie terapii i pod kątem obciążalności wcześniej osłabionego miejsca w ciele. Jednocześnie stopy są odporne na korozję, a ich biokompatybilność jest certyfikowana.

Amorficzne stopy metalu – 4 właściwości w centrum zainteresowania

Firma Heraeus AMLOY opracowała innowacyjne stopy, które świetnie nadają się między innymi do produkcji nowoczesnych implantów. Dostępne są już stopy bazujące na cyrkonie takie jak Amloy-ZR01 i Amloy-ZR02. Ten ostatni jest już materiałem z certyfikatem biokompatybilności zgodnie z normami ISO 10993-5 i ISO 10993-12. Ponadto tytan jest uznawany za odpowiedni materiał do komponentów medycznych takich jak implanty kości lub rozruszniki serca. Aktualne badania dotyczące zastosowania stopów tytanu w technice medycznej są bardzo obiecujące. Niezależnie od tego, czy mowa o tytanie lub cyrkonie – stopy amorficzne wyróżniają się zróżnicowanymi właściwościami i dlatego ich użycie jest korzystne szczególnie przy specjalnych zastosowaniach.

 
Jakie są zastosowania materiałów amorficznych?

Począwszy od stylowych zegarków poprzez technikę medyczną aż do lekkich konstrukcji: metale amorficzne otwierają nowe możliwości zastosowania w licznych branżach. Duża główna korzyść wynika z połączenia druku 3D i szkieł metalicznych. Warto przekonać się na własne oczy!

Więcej informacji
Serwis i kontakt