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非晶合金增材制造 | TRUMPF

非晶合金增材制造

增材制造领域的新型超级材料

非常坚固,同时又具有高弹性:非晶合金,又被称为金属玻璃,是适用于众多高科技应用的增材制造的新型超级材料。其令人兴奋的特性在医疗技术、航空航天、机器人、电动出行等领域或生活方式领域拥有制造创新部件的巨大潜力。

非晶合金是什么?

非晶合金也被称为金属玻璃,是非同寻常的全能型材料。因为虽然非晶合金的强度极高,但同时又具有高弹性。实际上是两种截然相反的特性,但金属玻璃的独特性质使之成为可能。与晶体材料相反,非晶合金没有有序的晶格结构。其通过高速冷却熔体而形成。以这种方式防止金属中的粒子均匀排列。结果是:非晶态,亦即不结晶的固体,其中的原子留在几乎无序的状态。

金属玻璃具有哪些优势?

高硬度、高强度与高弹性相结合:这种独特的组合在非晶部件的制造中提供无数优势。

各向同性表现

非晶部件在所有空间方向上都具有相同的材料特性。这带来了许多优势,例如在增材制造中,与部件取向相结合,结构空间可以得到充分利用。
 

生物相容性

增材制造的非晶部件具有生物相容性,因此是许多医疗技术应用的理想之选。非晶植入物可以个性化适应患者的身体结构。

弹性

非晶合金具有高屈服强度,与近 2% 的弹性延伸率相结合。由此在植入物、探针或挠性轴承的制造中具有许多优势,因为弹性显著提升。

轻质结构

由于强度较高,由非晶合金制成的部件可以做得更薄、用料更少,因而更轻。这在机器人或医疗技术领域尤其重要,在航空航天以及电动出行领域也是如此。

在非常冷的环境下使用

非晶合金具有低温延展性,这意味着它们可以在极低温度的应用中表现出色并保持其特性。因此,这类材料非常适合用于航空航天工业。

耐磨性

非晶合金硬度非常高,因此具有与陶瓷相似的低磨耗。对于工具和模具制造中承受巨大负荷的部件以及高品质腕表等生活方式产品,这一特性尤为重要。

非晶合金——关于新型超级材料的 3 个问题

如何用非晶合金进行增材制造?

通快和 Heraeus AMLOY 共同开发了一种工艺,该工艺采用非常精细的焦点和极小的熔体体积。热量迅速散发。由此实现 200 开尔文每秒的临界冷却速度:从粉末床生长出单独调整且非晶态硬化的植入物。

非晶合金用于制造植入物有什么好处?

由于金属玻璃没有晶格,其表现与其他金属完全不同。金属玻璃非常坚固,具有高弹性,同时非常耐磨损。因此,由非晶合金制成的植入物也能承受人体内的巨大压力。压力不仅包括冲击或碰撞。啃咬和咀嚼时,颌骨经常持续承受负荷;肋弓每年要承受约八百万次呼吸运动。

为什么金属玻璃特别适用于骨骼的增材制造?

非晶合金具有与人体骨骼相近的弹性模量。这对于愈合过程和之前已衰弱的身体部位的承载能力有巨大优势。同时,非晶合金具有耐腐蚀性和经认证的生物相容性。

非晶金属合金——聚焦 4 大特性

Heraeus AMLOY 已开发出创新合金,非常适用于制造创新植入物等。锆基合金,如 Amloy-ZR01 和 Amloy-ZR02 已经投入使用。后者是已通过 ISO 10993-5 和 ISO 10993-12 标准认证的生物相容性材料。此外,钛是适合制造骨植入物或心脏起搏器等医疗部件的材料。对用于医疗技术应用的钛合金的最新研究极具发展前景。无论是钛还是锆,非晶合金因其不同特性而引人注目,因此在特定应用中非常有优势。

 
有哪些非晶应用?

从生活方式腕表到医疗技术再到轻质结构:非晶合金为众多产业和行业开辟了新的应用选择。增材制造和金属玻璃的组合带来巨大的主要优势。了解一下!

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有哪些非晶应用?

从生活方式腕表到医疗技术再到轻质结构:非晶合金为众多产业和行业开辟了新的应用选择。因为通过增材制造和金属玻璃的组合,尤其可以实现:出色加工材料,并生成具有光滑表面的精细结构。对耐腐蚀性和耐磨性有很高要求的应用得以理想实现。

医疗技术

非晶合金满足医疗技术所需:制造耐久手术刀或微创器械的理想材料。未来,非晶合金也将在人体中发挥重要作用——以植入物的形式。

生活方式产品

高品质和耐刮擦的可抛光表面为生活方式产品锦上添花。因此,非晶合金对于高品质的娱乐电子产品、腕表和首饰至关重要。

一般行业

增材方法使许多工业制造部件能够“一体”制造。这样部件不必单独制造,然后再组装。

使用这些机床打印非晶材料——甚至量产

为什么增材制造和非晶合金是真正的梦想组合:在此处阅读通快 TruPrint 系统与 Heraeus AMLOY 的专门优化的高纯度粉末如何出色配合。

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使用这些机床打印非晶材料——甚至量产

真正的梦想组合:增材制造和非晶合金 换言之:通快 TruPrint 系统与 Heraeus AMLOY 专门优化的高纯度粉末。因为 TruPrint 1000 和 2000 特别适合打印非晶合金。较小的光束直径可实现卓越的表面质量。由此简化对应用的整修甚或无需整修。多余粉末可以在保护气体中进行惰性处理,用于进一步的激光选区熔化过程。这可以保护材料免受有害影响,如迅速与金属玻璃发生反应的氧气。凭借 55 µm 的光束直径,激光会产生一个小熔池。热量迅速散发,保持 200 开尔文每秒的临界冷却速度。这样金属就不会结晶。在 TruPrint 2000 中,两个 300 瓦的激光器甚至可以并行照亮整个建造空间。由此可以高质量和高产量地批量生产非晶部件。此外,得益于状态监控、Powder Bed Monitoring 和 Melt Pool Monitoring,可以在早期识别到过程中的错误。万无一失。

询问专家:我们的材料专家 Christian Schauer 予以解释

Christian Schauer 介绍了新型工材组金属玻璃及其特殊性能和应用。

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