Een team van wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) heeft het druppeluitstootproces gesimuleerd in een opkomende metalen 3D-printtechniek genaamd "Liquid Metal Jetting" (LMJ), een cruciaal aspect voor de voortdurende vooruitgang van de printtechnologieën op vloeibaar metaal.

In de krant, het team beschrijft de simulatie van metaaldruppels tijdens LMJ, een nieuw proces waarbij gesmolten druppeltjes vloeibaar metaal uit een mondstuk worden gespoten om een ​​onderdeel in lagen in 3D te printen. Het proces vereist geen lasers of metaalpoeder en lijkt meer op inkjetprinttechnieken.

Met behulp van het model, onderzoekers bestudeerden de primaire dynamiek van het uiteenvallen van de metaaldruppels, essentieel voor het verbeteren van het begrip van LMJ. LMJ heeft voordelen ten opzichte van op poeder gebaseerde benaderingen omdat het een bredere materiaalset biedt en geen productie of behandeling van potentieel gevaarlijke poeders vereist, aldus onderzoekers. Het journaal Fysica van vloeistoffen publiceerde de studie op 25 november, waar het werd gekozen als een Editor's Pick.

"We hebben momenteel geen goed begrip van alle fysica die plaatsvindt op het moment dat de druppel afbreekt van de metalen straal, "Zei co-auteur Andy Pascall. "Dit model wijst op aanvullende fysieke mechanismen die mogelijk moeten worden overwogen om de kloof tussen experimenten en modellering te dichten."

Om het onderzoek uit te voeren, het team bouwde een aangepaste, vloeibaar-metaalprinter die tindruppeltjes kan afgeven. Gecombineerd met high-speed video, de printer diende als een experimenteel testbed voor vrije vorm, droplet-on-demand printen en stelde het team in staat om gedetailleerde druppeldynamiek te volgen tijdens het uitwerpproces.

De video-analyse stelde onderzoekers in staat een computermodel te bouwen om de morfologie van de metaaldruppels tijdens het uitwerpen te simuleren, onthullend dat de druppels zich gedragen als een geëxtrudeerde "pil" zonder staartvorming.

De studie toont aan dat hoewel LMJ zeer stabiel en herhaalbaar is, het is ook zeer uitdagend om te modelleren. In de toekomst, het team is van plan om druppeluitstoot te onderzoeken over een breder scala aan procesparameters en om meer inzicht te krijgen in de factoren die van invloed zijn op de vorm van de druppel, uiteenvallen en satellietvorming, inclusief thermische effecten, bevochtigbaarheid en de rol van oppervlakteoxiden.