Une équipe de scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a simulé le processus d'éjection de gouttelettes dans une nouvelle technique d'impression 3D en métal appelée "Liquid Metal Jetting" (LMJ), un aspect essentiel à l'avancement continu des technologies d'impression de métal liquide.

Dans le journal, l'équipe décrit la simulation de gouttelettes métalliques lors de LMJ, un nouveau procédé dans lequel des gouttelettes fondues de métal liquide sont projetées d'une buse pour imprimer en 3D une pièce en couches. Le processus ne nécessite ni laser ni poudre métallique et s'apparente davantage aux techniques d'impression à jet d'encre.

En utilisant le modèle, les chercheurs ont étudié la dynamique de rupture primaire des gouttelettes métalliques, essentiel pour améliorer la compréhension de la LMJ. LMJ présente des avantages par rapport aux approches à base de poudre en ce sens qu'il fournit un ensemble de matériaux plus large et ne nécessite pas la production ou la manipulation de poudres potentiellement dangereuses, les chercheurs ont dit. Le journal Physique des fluides a publié l'étude le 25 novembre, où il a été choisi comme choix de l'éditeur.

"Nous n'avons actuellement pas une bonne compréhension de toute la physique qui se produit juste lorsque la gouttelette se détache du jet de métal, " a déclaré le co-auteur Andy Pascall. " Ce modèle indique des mécanismes physiques supplémentaires qui pourraient devoir être pris en compte pour combler l'écart entre les expériences et la modélisation. "

Pour mener la recherche, l'équipe a construit une coutume, imprimante à métal liquide capable de distribuer des gouttelettes d'étain. Combiné avec la vidéo haute vitesse, l'imprimante a servi de banc d'essai expérimental pour la forme libre, l'impression de gouttelettes à la demande et a permis à l'équipe de suivre la dynamique détaillée des gouttelettes pendant le processus d'éjection.

L'analyse vidéo a permis aux chercheurs de construire un modèle informatique pour simuler la morphologie des gouttelettes de métal lors de l'éjection, révélant que les gouttes se comportent comme une "pilule" extrudée sans formation de queue.

L'étude démontre que tandis que LMJ est très stable et reproductible, il est également extrêmement difficile à modéliser. À l'avenir, l'équipe prévoit d'explorer l'éjection des gouttelettes sur une plus large gamme de paramètres de processus et de rechercher une meilleure compréhension des facteurs ayant une incidence sur la forme des gouttelettes, désintégration et formation de satellites, y compris les effets thermiques, mouillabilité et le rôle des oxydes de surface.