Laboratorieundersøgelse af dråbedynamik fremmer 3D-print

Et hold af forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har simuleret dråbeudstødningsprocessen i en ny 3D-printteknik af metal kaldet "Liquid Metal Jetting" (LMJ), et kritisk aspekt for den fortsatte udvikling af flydende metal printteknologier.

I avisen, holdet beskriver simuleringen af ​​metaldråber under LMJ, en ny proces, hvor smeltede dråber af flydende metal sprøjtes ud fra en dyse for at 3D-printe en del i lag. Processen kræver ikke lasere eller metalpulver og minder mere om inkjet-printteknikker.

Ved at bruge modellen, forskere undersøgte metaldråbernes primære opbrudsdynamik, afgørende for at forbedre forståelsen af ​​LMJ. LMJ har fordele i forhold til pulverbaserede tilgange, idet det giver et bredere materialesæt og ikke kræver produktion eller håndtering af potentielt farlige pulvere. sagde forskere. Journalen Fysik af væsker offentliggjorde undersøgelsen den 25. november, hvor den blev valgt som Editor's Pick.

"Vi har i øjeblikket ikke en god forståelse af al den fysik, der opstår lige når dråben brækker af fra metalstrålen, " sagde medforfatter Andy Pascall. "Denne model peger på yderligere fysiske mekanismer, der måske skal overvejes for at lukke kløften mellem eksperimenter og modellering."

For at udføre undersøgelsen, holdet byggede en brugerdefineret, flydende metal printer, der kan dispensere tindråber. Kombineret med højhastighedsvideo, printeren fungerede som en eksperimentel test-bed for fri form, droplet-on-demand-udskrivning og gjorde det muligt for teamet at spore detaljeret dråbedynamik under udstødningsprocessen.

Videoanalysen gjorde det muligt for forskere at bygge en beregningsmodel til at simulere morfologien af ​​metaldråberne under udstødning, afslører, at dråberne opfører sig som en ekstruderet "pille" uden haledannelse.

Undersøgelsen viser, at mens LMJ er meget stabil og gentagelig, det er også ekstremt udfordrende at modellere. I fremtiden, holdet planlægger at udforske dråbeudkastning på tværs af en bredere række af procesparametre og søge en større forståelse af de faktorer, der påvirker dråbeformen, opbrud og satellitdannelse, herunder termiske effekter, befugtningsevne og overfladeoxiders rolle.