Rochester Institute of Technology (RIT) araştırmacıları, Molten Metal Jetting prosesinde sekiz nozulu paralel çalıştırarak üretim hızını artırmayı hedefleyen yeni bir baskı kafası geliştirdi. Çalışma, tek nozullu sistemlerin biriktirme hızı sınırını aşarken damlacık boyutu ve parça çözünürlüğünü korumaya odaklanıyor.
MMJ prosesinde metal, bir haznede ergitiliyor ve kontrollü damlacıklar halinde yapı platformuna püskürtülüyor. LPBF’deki lazer ve toz yatağına ihtiyaç duyulmaması; binder jetting’deki bağlayıcı giderme ve sinterleme aşamalarının bulunmaması, sistemi daha yalın bir metal üretim mimarisi haline getiriyor. Buna karşılık küçük damlacıklarla çalışan tek nozullu baskı kafaları, üretim süresini sınırlıyor.
Sekiz nozulla hız ve çözünürlük dengesi
RIT ekibinin tasarımında sekiz nozul yaklaşık 3 mm aralıkla yerleştiriliyor. Yatay akış kanalları, aktüatörlerin dar bir dizilimde konumlandırılmasını sağlıyor. Ancak kanal uzunluğu ve akış farklılıkları, her nozuldan çıkan damlacığın hızını değiştirebiliyor. Araştırmacılar nozullara özel sürüş dalga biçimleri kullanarak hız sapmasını yaklaşık on kat azalttıklarını bildiriyor.
Yayımlanan sonuçlara göre sistem saatte 194 cm³’e ulaşan tepe biriktirme oranı gösterdi. Örnek bir parçada, tek nozula kıyasla baskı süresi yüzde 79 kısaldı. Nozul ve damlacık boyutu değişmediği için hız artışı, daha kalın bir iz oluşturmaktan değil paralel biriktirmeden geliyor.
Ölçek büyüdükçe yeni sorular ortaya çıkıyor
Çok nozullu yapıda termal yönetim, nozullar arası akış etkileşimi, yüzey gerilimi kaynaklı geometrik bozulmalar ve katmanlar arası sıcaklık dengesi önem kazanıyor. RIT ekibi, farklı tarama yönleri, damla aralıkları ve katman bekleme süreleri üzerinde modelleme ve deneyler yürütüyor. Amaç, daha fazla nozul eklenirken proses kararlılığının bozulmaması.
Teknoloji henüz ticari bir üretim sistemi değil. Bununla birlikte küçük ve orta boy alüminyum parçalar, ısı emiciler, muhafazalar ve braketler gibi yüksek adetli uygulamalarda; sinterleme fırını gerektirmeyen alternatif bir hat sunabilir. Araştırma ayrıca geri dönüştürülmüş metal girdilerin MMJ’de değerlendirilmesine yönelik çalışmalarla bağlantılı.