Imprimarea 3D a devenit aproape banala, daca ne referim la realizarea unor piese din material plastic destinate industriei auto sau chiar la aplicatiile din industria alimentara. In ultimele luni, mai multe companii din intreaga lume au anuntat faptul ca dispun de imprimante ultraspecializate care pot prelucra metale. In prezent, cercetatorii de la Universitatea din Carolina de Nord au pus la punct o tehnologie de imprimare 3D cu ajutorul careia se pot fabrica o intreaga gama de structuri metalice autoportante.Metode inovative de modelare a metalului fara laser Realizarea unor structuri metalice cu imprimante 3D nu e la fel de usoara ca in cazul unor componente din material plastic. Tehnologia din domeniu incepe insa sa se dezvolte vertiginos, iar rezultatele nu se lasa asteptate prea mult. NASA, agentie reponsabila cu programul spatial public al Statelor Unite ale Americii si cu cercetare aerospatiala civila si militara pe termen lung a dezvoltat deja o tehnologie care utilizeaza fuziunea selectiva cu laser pentru a produce piese metalice complexe, de tipul celor utilizate la motoarelor de racheta. Metoda necesita insa detinerea unui laser de inalta energie. Prelucrarea materiilor prime intra intr-o noua era. Tehnologia pusa la punct de cercetarorii de la Universitatea din Carolina de Nord este mult mai versatila si mai putin costisitoare decat cea dezvoltata la NASA, iar fabricarea structurilor metalice autoportante au la baza metode inovatove de modelare a metalului lichid la temperatura mediului ambiant. Profesor in inginerie chimica si biomoleculara la Universitatea din Carolina de Nord, dr Michael Dickey a explicat ca este foarte dificil sa creezi structuri stabile pornind de la substante lichide, acestea avand, dupa cum se stie, tendinta accentuata de a se deforma. „Noi am constatat pe durata experimentelor desfasurate ca un aliaj metalic lichid format din galiu si indiu reactioneaza la oxigenul din aer, la temperatura camerei, formand un gen de armura care permite structurii de metal lichid sa-si pastreze formele”, a declarat profesorul Michael Dickey. Oxidul de pasivizare stabilizeaza microstructurile Galiul este elementul chimic care are numarul atomic 31. Galiul nu se gaseste, in natura, in forma sa elementara, dar se gaseste, sub forma de sare de galiu, in minereurile de bauxita sau in cele de zinc. Interesant este ca acest metal are punctul de topire la 30 de grade Celsius, iar cel de fierbere la 2.204 grade Celsius. Indiul este un element chimic din categoria metalelor, avind numarul atomic 49. Indiul este maleabil, de culoare alb-argintiu, se gaseste in cantitati mici in blenda si este folosit la acoperirea suprafetelor metalice, in unele aliaje etc. Spre deosebire de metodele traditionale care folosesc modelarea metalului in lungul unu plan sau pe un singur nivel, echipa de cercetatori americani a ales sa dezvolte mai multe tehnici care permit crearea de structuri metalice lichide mobile si care pot fi modelate si deplasate in sus si in jos. Tehnica are deja aplicabilitati deosebite in industria componentelor electrice realizate tridimensional. O pojghita foarte subtire (de aproximativ un nanometru grosime, ceea ce corespunde unui fragment de metal care contine circa patru atomi de oxid de pasivizare se formeaza rapid pe suprafata metalului lichid si stabilizeaza microstructurile chiar daca au o vascozitate scazuta sii retine energia de suprafata a lichidului. Deoarece noua structura formata are interiorul lichid, aceasta tinde sa fie casanta dar in acelasi timp poate fi manevrata. Pasivizare este procesul de oxidare fortata a metalelor prin intermediul unor procedee chimice. Stratul de oxid rezultat in urma pasivizarii are cativa microni grosime, suficienti insa pentru a impiedica oxigenul din aer sa intre in contact cu suprafata metalica. Stabilizare sub forma „stivei de portocale de la supermarket” Referitor la structurile realizate din indiu si galiu, dr Michael Dickey spune ca „ele nu se prabusesc sub propria greutate, dar lovite sau miscate viguros, se rup”. Solutia adoptata pentru imprimantele 3D, pentru a putea realiza structuri metalice, a fost aceea de a „aseza” picaturi de metal lichid, una peste alta, dupa modelul „unei stive de portocale dintr-un supermarket”, dupa cum spun cercetatorii. In acest mod, picaturile de metal isi vor mentine forma pe masura ce vor adera una la alta. O alta metoda folosita de cercetatori consta in injectarea metalului in forme de polimer. Dupa injectare matritele pot fi dizolvate, la final ramanand forma metalului. Specialistii din domeniul constructii spun ca noile metode aparute in ultimul timp, de modelare a metalului prin imprimare 3D vor reduce costurile, timpul de executie si permit realizarea de forme la care nimeni nu s-ar fi gandit pana in prezent. Imprimarea 3D (in engleza „3D printing” este un proces de formare a unui obiect solid tridimensional de orice forma, realizat printr-un un proces aditiv, in cazul in care straturi succesive de material sunt stabilite in diferite forme. Imprimarea 3D este, de asemenea, considerata distinct de la tehnicile de prelucrare traditionale, care se bazeaza in principal pe eliminarea materialelor prin metode cum ar fi taiere sau de foraj (procesele substractive . O imprimanta 3D este un tip limitat de robot industrial, care este capabil de a efectua acest proces sub control computerizat. Imprimarea 3D in otel va revolutiona industria constructiilor Se spune despre imprimarea 3D ca este tehnologia care va aduce o noua revolutie industriala. Desi aceasta tehnologie a aparut in anii '80, fiind folosita initial de companiile cu bugete foarte mari, precum cele din industria aerospatiala, militara sau de echipele de Formula 1, in prezent ea s-a dezvoltat atat de mult incat a ajuns sa fie utilizata, la un anunit nivel, chiar si in domeniul casnic. Imprimantele actuale permit utilizarea si modelarea a peste 40 de materiale. ARUP, o companie de design, proiectare si inginerie si care a devenit cunoscuta inca de la mijlocul secolului trecut dupa ce a proiectat structura Sydney Opera House, a anuntat ca a pus la punct tehnica de proiectare si imprimare 3D pentru otel. Pentru aceasta s-a folosit topirea selectiva cu laser (sinterizarea cu laser . Specialistii de la ARUP au conlucrat la dezvoltarea tehnologiei cu alte firme de software, cu experti in printing 3D si consultanti din diverse industrii conexe. Cercetarea s-a axat insa pe tehnologia EOS deja existenta a sinterizarii cu laser. Tehnologia utilizata pentru realizarea de structuri metalice consta in incalzirea si topirea progresiva a unor straturi de pulberi de otel. Stratificarea acestora se poate realiza extrem de precis, piesele rezultate avand un grad de finisaj ridicat. Imbinarile care se pot realiza sunt deosebit de complexe si foarte bine realizate. Oficialii companiei ARUP considera ca aplicatiile in domeniul constructiilor sunt nenumarate, iar utilizarea noii tehnologii va reduce extrem de mult costrurile, dar va avea implicatii deosebite si in reducerea poluarii, in general. Fascicole de electroni pentru modelarea metalului Suedezii de la compania Arcam au inventat si ei o imprimanta care poate modela metale. Un fascicol dirijat de electroni topeste pudra metalica si o modeleaza in orice forma posibila. Asa functioneaza imprimanta 3D a firmei suedeze, o companie a carei valoare de piata a crescut de cinci ori in ultimii ani. „Multe companii inca se concentreaza pe ceea ce obtin in momentul in care utilizeaza aceste imprimante cand produc prototipuri. Dar ca sa profiti din plin de avantajele imprimantelor 3D, trebuie sa treci la productia in serie”, spune Magnus René, presedintele companiei ARCAM.O astfel de imprimanta capabila sa modeleze metalul costa 1 milion de dolari, deci le este accesibila doar marilor companii. Un alt model de imprimanta 3D care produce obiecte din metal a fost realizata de o echipa de la Universitatea Tehnica din Michigan . Imprimanta americanilor este o combinatie dintre un aparat de sudura de mici dimensiuni si un sistem motorizat de deplasare a capului de sudura pe doua dimensiuni, combinat cu o platforma mobila, toate fiind comandate de un controller simplu. Echipa din Michigan au inlocuit capul de extrudare al unei imprimante 3D cu plastic cu un aparat de sudura. Proiectul este „open source”, fiind publicat pentru a putea fi reprodus sau imbunatatit.