非晶合金也稱為金屬玻璃，是一種非常出色的多功能材料。因為它們雖然非常堅固，但卻同時具有高彈性。這實際上是兩種相反的特性，金屬玻璃的獨特性質使其成為可能。不同於晶體材料，非晶合金不具備有序的晶格結構。這由熔體的高冷卻速率引起。如此會阻止顆粒在金屬中均勻排列。結果：無定形，即非晶固體，其中原子幾乎保持無序狀態。
非晶合金3D列印
積層製造中的新型超級材料
非常堅固，同時又具有高彈性：非晶合金（也稱為金屬玻璃）是適用於眾多高科技應用之3D列印的新型超級材料。其令人興奮的特性為醫療技術、航空航太、機器人、電動汽車或生活方式領域的創新部件提供了巨大的潛力。
什麼是非晶合金？
金屬玻璃具有哪些優勢？
在具有高硬度和高強度的同時具有高彈性：由於這種獨特的組合在非晶部件的生產中具有無數優勢。
各向同性表現
非晶部件在所有空間方向上都具有相同的材料特性。從而帶來了諸多優勢，例如在積層製造中，因為結合部件校準可以充分利用安裝空間。
生物相容性
3D列印的非晶部件具有生物相容性，因此非常適合用於諸多醫療技術應用。從而可以針對患者體格量身定制非晶植入物。
彈性
非晶合金具有高屈服點和近2%的彈性伸展。從而在植入物、感應器或固體關節的製造中產生了許多優勢，因為彈性得到了顯著改善。
輕質結構
由於強度高，非晶合金製成的部件可以做得更薄、更省材，從而更輕。這在機器人或醫療技術領域尤其重要，在航空航太和電動汽車領域也是如此。
應用於極冷環境
非晶合金在低溫下也具有延展性，即它們可以出色應用於極低溫的應用並保持其特性。因此，該材料類別非常適合用於航空航太工業。
耐磨性
非晶合金具有非常高的硬度，因此磨損率低，可與陶瓷相媲美。這種特性尤其對刀具和模具製造中的高要求組件以及高品質手錶等生活方式產品尤為重要。
非晶合金 – 關於新型超級材料的3個問題
如何3D列印非晶合金？
TRUMPF和Heraeus AMLOY聯合開發了一種工藝，具有非常精細的焦點和極小的熔體體積。熱量迅速消散。從而達到200開爾文/秒的臨界冷卻時間：從粉末床中構建量身定制且非晶固化的植入物。
非晶合金對植入物有何貢獻？
由於金屬玻璃不具備晶格，其表現與其他金屬極為不同。它們非常堅固和耐磨，同時具有高彈性。因此，由非晶合金製成的植入物也能承受人體內的巨大壓力。這不僅包括打擊或碰撞。頜骨在啃咬和咀嚼時經常持續受到壓力；一個肋弓每年承受約八百萬次呼吸運動。
為何金屬玻璃非常適合3D列印骨骼？
非晶合金具有接近人體骨骼的彈性模量。這對愈合過程和先天虛弱區域的恢復能力具有巨大優勢。同時，這些合金具有耐腐蝕性和生物相容性。
非晶金屬合金 – 聚焦4種特性
Heraeus AMLOY已開發出非常適合用於製造創新植入物的創新合金。鋯基合金如Amloy-ZR01和Amloy-ZR02已經可用。後者已是符合ISO 10993-5和ISO 10993-12認證的生物相容性材料。此外，鈦被認為是製造骨植入物或心臟起搏器等醫療組件的材料。目前針對醫療技術用途的鈦合金研究前景非常廣闊。無論鈦還是鋯，非晶合金都以其獨特的特性令人印象深刻，因而非常有利於特定應用。
存在哪些非晶應用？
從生活方式（手錶）到醫療技術再到輕質結構：非晶合金為諸多行業開闢了全新應用可能性。因為3D列印和金屬玻璃的結合使得能夠對材料進行出色的加工，生成具有光滑表面的精細結構。可以理想地實施要求非常高耐腐蝕性和耐磨性的應用。
醫療技術
藉助非晶合金，醫療技術可以得其所求：製造耐用手術刀或微創器械的理想材料。但非晶合金未來在人體內也將發揮重要作用——作為植入物。
生活方式產品
高品質和耐刮擦的可拋光表面首先賦予了生活方式產品某種「東西」。因此，它們對於高品質的消費電子產品、手錶和首飾非常重要。
一般工業
透過積層方法可以「整體」製造許多工業製造的部件。這表示無需再單獨製造各種組件然後組裝到一起。
使用這些機台非晶列印——甚至批量生產
真正的理想組合：3D列印和非晶合金。或者說是：TRUMPF的TruPrint系統和Heraeus AMLOY的超純、特別優化粉末。因為TruPrint 1000和2000非常適合列印非晶合金。小光束直徑可實現出色表面品質。從而簡化甚至省卻應用的後處理。多餘的粉末可「惰性」處理以便用於進一步工藝流程，即儲存在保護氣體中。這樣可以保護材料免受有害影響，例如氧氣，它會與金屬玻璃快速反應。光束直徑為55 µm的雷射會產生一個小的熔池。熱量迅速消散，維持200開爾文/秒的臨界冷卻速度。如此金屬便無法結晶。在TruPrint 2000中，兩個300瓦的強雷射甚至可以並行照亮整個安裝空間。如此便能以高品質和高產量的方式批量生產非晶部件。藉助狀態監測、粉床監測和熔池監測，還可及早檢測到過程中的錯誤。各方面均照顧到位。
咨詢專家：由我們的材料專家Christian Schauer講解
連絡人