Les chercheurs ont maintenant démontré la capacité de créer du métal amorphe, ou verre métallique, alliages utilisant la technologie d'impression tridimensionnelle (3-D), ouvrant la porte à une variété d'applications - telles que des moteurs électriques plus efficaces, meilleurs matériaux résistants à l'usure, matériaux plus résistants, et des structures plus légères.

"Les verres métalliques n'ont pas les structures cristallines de la plupart des métaux - la structure amorphe se traduit par des propriétés exceptionnellement souhaitables, " dit Zaynab Mahbooba, premier auteur d'un article sur le travail et d'un doctorat. étudiant au département de science et ingénierie des matériaux de la North Carolina State University.

Malheureusement, la fabrication du verre métallique nécessite un refroidissement rapide pour empêcher la formation de la structure cristalline. Historiquement, cela signifiait que les chercheurs ne pouvaient mouler des verres métalliques qu'en petites épaisseurs. Par exemple, les alliages de fer amorphe ne pouvaient être coulés que sur quelques millimètres d'épaisseur. Cette limitation de taille est appelée épaisseur critique de coulée d'un alliage.

"L'idée d'utiliser la fabrication additive, ou impression 3D, produire du verre métallique à des échelles supérieures à l'épaisseur critique de coulée depuis plus d'une décennie, ", dit Mahbooba. "Mais c'est le premier travail publié démontrant que nous pouvons réellement le faire. Nous avons pu produire un alliage de fer amorphe à une échelle 15 fois plus grande que son épaisseur critique de coulée."

La technique fonctionne en appliquant un laser sur une couche de poudre métallique, fondre la poudre en une couche solide de seulement 20 microns d'épaisseur. La « plateforme de construction » descend alors de 20 microns, plus de poudre est répandue sur la surface, et le processus se répète. Parce que l'alliage se forme petit à petit, il refroidit rapidement – ​​conservant ses qualités amorphes. Cependant, le résultat final est un solide, objet en verre métallique - pas un objet en stratifié, couches discrètes de l'alliage.

"C'est une preuve de concept démontrant que nous pouvons le faire, " dit Ola Harrysson, auteur correspondant de l'article et Edward P. Fitts Distinguished Professor of Industrial Systems and Engineering à NC State.

"Et il n'y a aucune raison que cette technique ne puisse pas être utilisée pour produire un alliage amorphe, " dit Harrysson. " L'un des facteurs limitants à ce stade va être de produire ou d'obtenir des poudres métalliques de la composition d'alliage que vous recherchez.

"Par exemple, nous savons que certains verres métalliques ont démontré un énorme potentiel d'utilisation dans les moteurs électriques, réduire la chaleur perdue et convertir plus d'énergie des champs électromagnétiques en électricité."

"Il faudra quelques essais et erreurs pour trouver les compositions d'alliages qui ont la meilleure combinaison de propriétés pour une application donnée, " dit Mahbooba. " Par exemple, vous voulez vous assurer que vous avez non seulement les propriétés électromagnétiques souhaitables, mais que l'alliage n'est pas trop cassant pour une utilisation pratique."

"Et parce que nous parlons de fabrication additive, nous pouvons produire ces verres métalliques dans une variété de géométries complexes - ce qui peut également contribuer à leur utilité dans diverses applications, " dit Harrysson.

Le papier, "Fabrication additive d'un verre métallique massif à base de fer supérieur à l'épaisseur critique de coulée, " est publié dans la revue Matériaux appliqués aujourd'hui .