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青少年发明具有转换制造潜力的液体金属3D打印机

发布时间: 2017-03-23
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一个十几岁的发明家想要为他正在开展的一个项目创建一个原型的想法已经发展成为开发一个3D打印机,可以打印熔融金属对象,并有转换制造的潜力。五年前,19岁的Zachary Vader的目标是利用金属3D打印机创建一个燃气涡轮发电机。据悉,Zachary当时是布法罗大学(UB)的学生。当他意识到金属3D打印不是项目的可行性选择时,他决定做一些事情,在他父亲Scott(一名机械工程师)的帮助下发明自己的金属打印机。

“我们调查了不同的方法,寻找使用最低成本投入材料的过程,并允许快速沉积率,”Scott Vader告诉小编道。“直接喷射过程是最具吸引力的。”Zachary的发明突破了他的想法,他认为将熔融金属暴露在一个带有脉冲磁场的狭窄腔室中的时候,瞬态场引发与喷射液滴的金属的压力,这是使液体金属液滴从喷嘴喷射的关键。


青少年发明具有转换制造潜力的液体金属3D打印机


现在,Vader系统公司正在生产和营销Zachary发明的机器,年轻的Vader担任公司的CTO,Scott Vader是CEO,而Zachary的母亲Pat Roche是公司管理者。根据布法罗大学工程师提供的数据,机器代表了在金属3D打印对象的能力的一个重大飞跃。虽然存在其他金属打印机,但大多数使用激光或电子束熔化金属进行制造部件。这个过程是有缺陷的,因为一些粉末颗粒不会熔化,这足以使不见产生弱点。

在称为Mk1的Vader系统机器中,电脉冲磁场在喷射室中渗透液体金属,并产生与磁场相互作用的循环电流,以产生将液滴挤出喷射器喷嘴的压力。“我们把这种技术称之为‘MagnetoJet’(专利申请中),”Scott Vader解释道。“金属丝被送入加热室,在那里它将熔化。这种熔融介质会从由电磁驱动的喷嘴挤出。该工艺模拟按需喷墨技术,并且是基于磁流体力学的原理或操纵使用磁场的导电流体。

UB的化学和生物工程与电气工程部门的教授Edward  Furlani说:“这是一种变革性的技术,并且是非常令人兴奋的跨学科工程。我认为其应用基础将在可预见的未来继续扩大。”“零件可以非常快速地生产,不仅仅是沉积速率,还包括总循环时间,”Vader解释说。“我们当前的系统可以打印一个一英寸的坚固圆柱体,并且可以在三分钟内完成。材料成本也远低于现有技术,整体机器成本也较低。这些都增加了可访问性。打印后没有脱粉,这意味着封闭的空间是可能的。所有这些因素都大大改变了制造商的商业案例,允许金属3D打印用于比现有的粉末床技术制造更多的产品。”

Vaders已经与UB工程师和学生保持密切合作。当他和Zachary在他们家的地下室里完成发明后,Scott Vader就开始与大学解除。现在公司有三名教师顾问,并获得了UB工业效率中心、先进生物医学和生物工程技术中心的资助,以及通过UB进一步开发和推广其技术的国家电网拨款。

Vader说,Vader系统公司还根据其与UB的合作聘用了多名工程师。目前,该公司正在寻求更多的员工,拟在靠近布法罗的Getzville建立生产设施和商业基础设施。“此外,我们正在建立战略合作伙伴关系,并与早期客户合作,提供我们的第一个系统,”他说。”今年,公司计划提供Mk1的实验设备,可以打印铝,沉积率高达1磅/小时”Vader说。

在2018年,Vader Systems公司希望为具有相同沉积速率的短期和特殊生产项目的制造商发布稳定版本的Mk1,同时还能够打印青铜和铜等金属。“同时,该公司还计划开发和发布多喷嘴版本Mk2,将沉积率提高到每小时30磅,并将其扩展到国际市场,”Vader补充说。


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