橡树岭国家实验室粘结剂喷射3D打印铝浸碳化硼,可以吸收中子

3D打印科研前沿
2021
01/28
11:55
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ExOne公司与美国能源部橡树岭国家实验室达成商业许可协议,可以3D打印铝浸碳化硼(即B4C)零件

2021年1月28日,南极熊获悉,橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员开发了一种新工艺,目前正在申请专利。即在ExOne金属粘合剂喷射3D打印机上用铝浸碳化硼3D打印零件。这种材料可以用于生产准直器、中子成像组件和其他物体,如用于偏转或吸收能量的屏蔽设备。

ORNL的研究人员开发了在ExOne M-Flex上3D打印铝浸碳化硼的方法,ExOne M-Flex是一款3D打印机,它使用粘结剂喷射技术来3D打印金属、陶瓷和其他粉末材料的物体。
以下是Exone公司用粘结剂喷射技术进行砂模打印的过程:

△粘结剂喷射

△加热固化

△打印成型


2019年,ExOne执行了制造工艺的研发许可。现在ExOne就可以开始打印铝浸碳化硼的准直器、屏蔽设备和其他用于中子散射研究的组件。

粘结剂喷射是一种突破性的3D打印工艺,它使用数字文件将粘结剂快速喷墨到粉末颗粒--金属、沙子或陶瓷--的层与层之间,一次创建一层固体部件。在这一过程中,其他材料也可以渗入到零件中。

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渗透是指一种材料被润湿或吸收到另一种材料中,就像水进入海绵一样。最终的铝浸碳化硼材料被称为金属-矩阵复合材料,是一种陶瓷材料。David C. Anderson领导的ORNL团队开发了这种工艺,其他共同发明人还包括ORNL的Amy Elliott、Corson Cramer和Bianca Haberl。

这一发展意义重大,因为铝注入碳化硼具有强而轻的特性,以及中子吸收特性,这些特性在中子散射仪器中特别有用,使研究人员能够捕捉到原子水平的数据。

使用传统的制造方法,生产的准直器受到形状的限制,这同时也限制了研究人员的研究和工作。3D打印铝浸碳化硼物体的新方法,为生产在偏转或吸收能量方面的新型物体打开了大门,这可以保护人类和环境免受辐射。

新的铝浸碳化硼材料意味着ExOne现在可以为客户提供一种比青铜更轻的金属材料3D打印方法。ExOne的金属3D打印机,如Innovent+®、M-Flex®、X1 25Pro®和X1 160Pro™,目前能够3D打印超过22种材料的物体。







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