Революція в 3D-друку: вчені в США створили техніку виготовлення багатокомпонентних металевих деталей

Університет штату Пенсильванія зробив важливий крок у розвитку адитивних технологій. Команда дослідників цього навчального закладу розробила інноваційний метод 3D-друку, який дозволяє виготовляти металеві деталі з використанням одразу двох різних металів. Дана технологія відкриває нові можливості для виробництв, оскільки раніше такі складні конструкції можна було виготовити тільки за допомогою традиційної зварки.

Дослідження, результати якого були опубліковані в журналі npj Advanced Manufacturing, продемонструвало можливість друку гіройдальних структур з низьковуглецевої нержавіючої сталі та бронзи. «За допомогою методу селективного нанесення порошків ми можемо сплавляти кілька металевих порошків в одному шарі під час адитивного виробництва. Ми стали першими в США серед університетів, хто досяг цієї мети», — зазначила аспірантка Джеклін Гриффіс, що працює на кафедрі машинобудування Penn State.

Процес виготовлення гіройда зайняв кілька годин через складність конструкції, що складається з тисяч шарів металевого порошку. «Тепер ми маємо технологію для друку багатокомпонентних металевих деталей, а також метод моніторингу зони сплавлення в реальному часі для виявлення та усунення можливих дефектів», — додав доцент кафедри машинобудування Гуха Маногаран.

Вчені також провели дослідження, що стосуються впливу орієнтації деталі на якість виготовлення. «Ми пов’язали орієнтацію друку з рядом структурних особливостей, включаючи дефекти, такі як тріщини і пористість, а також з мікроструктурою на межі розділу й розподілом елементів між матеріалами», — пояснила Гриффіс.

Гіройд (тривимірна періодична структура) було обрано для друку, оскільки його виготовлення з кількох металів не можливо здійснити іншими методами. Ця складна форма має важливе застосування в енергоефективних теплообмінниках, біомедичних імплантатах і в інших промислових сферах.

За даними досліджень, ринок адитивних технологій зростає на 25% щорічно, що свідчить про великий потенціал для інновацій. На думку експертів, такі розробки як новий метод 3D-друку можуть суттєво зменшити витрати на виробництво і покращити якості виробів.

У подальшому дослідники планують докладніше вивчити причини виникнення дефектів на межах розділу матеріалів, а також повторити досліди з іншими металами, такими як інконель (сплав нікелю та хрому) та мідь. Дослідження можуть надати нові перспективи для виробництв, оскільки впровадження багатокомпонентних металевих деталей обіцяє підвищити ефективність та надійність промислових процесів.