Группа инженеров из Ливерморской Национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) разработала новую технологию трехмерной печати металлических изделий, которая в корне отличается от существующих технологий лазерного плавления металлического порошка, повсеместно используемых сейчас в различных отраслях промышленности. В этой технологии используются металлы в критическом полутвердом состоянии, которые могут вытекать через сопло головки принтера под воздействием приложенного к ним давления. А дальнейшее развитие данной технологии позволит наладить производство более высококачественных и более легких металлических изделий, не требующих последующей механической обработки.

Разработанная технология носит название прямой печати металлом (direct metal writing). В этой технологии металлическая заготовка предварительно нагревается до температуры, при которой металл или сплав переходит в полутвердое-полумягкое состояние. В этом состоянии в объеме металла присутствуют мелкие твердые металлические частицы, окруженные слоем жидкого металла, который уже успел расплавиться. И при приложении к такому металлу не очень большого давления твердые металлические частицы отрываются друг от друга, и металл начинает течь через сопло головки, подобно зубной пасте, выдавливаемой из тюбика.

Естественно, что выйдя из сопла трехмерного принтера и войдя в контакт с более холодными слоями этого же металла или материала подложки, металл остывает и становится твердым. Температура выходящего из сопла металла подбирается так, чтобы металл надежно сплавился с предыдущими слоями и при этом не начало образовываться большого количества дефектов в виде пузырей или полостей. «Главным вопросом, который нам пришлось решить, был точнейший и жесткий контроль над потоком металла, выходящего из головки принтера» — рассказывает Энди Паскалл (Andy Pascall), — «И когда мы создали технологию такого контроля, мы получили возможность печатать различные структуры таким способом, которым это не делалось никогда ранее».

Но, прежде чем данная технология доберется до этапа промышленного применения, инженерами из LLNL будет необходимо проделать еще массу работы. Первой задачей, которую они будут решать в самом ближайшем времени, станет задача повышения разрешающей способности трехмерной печати. А после этого они перейдут к задаче использования в печати материалов, широко используемых в промышленности, алюминия, титана и сплавов этих легких металлов. В настоящее время в опытном образце трехмерного принтера используется сплав висмута и олова, имеющий низкую точку плавления. С одной стороны это избавляет от массы проблем и облегчает процесс печати, а с другой — приводит к появлению дополнительных сложностей, ведь этот сплав быстро застывает и частицы твердого металла забивают сопло головки принтера.

Сейчас исследователи уже начали экспериментировать с некоторыми сплавами алюминия, которые имеют более высокую точку плавления. Это, в свою очередь, приводит к возникновению целого ряда технических проблем, но, как говорится, «овчинка стоит выделки», ведь изготовленные из таких сплавов детали и узлы можно будет использовать на земле, в воздухе и в космосе.