A fém 3D nyomtatás új módszere segíthet a költségek csökkentésében és az erőforrások hatékonyabb felhasználásában.
Kép forrása: www.cam.ac.uk
A fém 3D nyomtatás új technológiája az erőforrások hatékonyabb felhasználását célozza meg azáltal, hogy lehetővé teszi a fémötvözetek szerkezeti „programozását” a 3D nyomtatás során, finomhangolva azok tulajdonságait az évezredek óta használt eljárások nélkül.
Az új módszer egyesíti mindkét eljárás legjobb tulajdonságait: a 3D nyomtatás által lehetővé tett összetett formákat, valamint a fémek szerkezetének és tulajdonságainak a hagyományos módszerekkel is megvalósítható hőkezelését ötvözi.
„A 3D-nyomtatás körül sok az ígéret, de az iparban még mindig nem használják széles körben, főként a magas költségek miatt” – mondta Matteo Seita kutatásvezető. „Ezeknek a költségeknek nagy része az utókezelésben nyilvánul meg, amelyet az anyagok gyártás után igényelnek.”
A jelenlegi 3D-nyomtatási technológiák egyik legnagyobb hátránya, hogy a belső szerkezetet nem lehet ugyanúgy ellenőrizni, ezért van szükség az anagszerkezet utólagos módosításra.
„Megpróbálunk olyan módszereket találni, amelyekkel visszaállíthatjuk a szemcseszerkezetek ideális elrendezését anélkül, hogy nagy hőbevitelre lenne szükség. Ez jelentősen segítene a költségek csökkentésében” – mondta Seita. „Ha a fémek kívánt tulajdonságait szabályozni tudjuk, akkor a 3D nyomtatás zöldebb gyártástechológiává válhatna.”
Seita szingapúri, svájci, finn és ausztrál kollégáival együttműködve kifejlesztett egy új technológiát a 3D-nyomtatott fémek gyártására, amely lehetővé teszi az anyag belső szerkezetének lézeres módosítását, miközben az anyagtulajdonságokat is képesek kézben tartani.
Azáltal, hogy a kutatók szabályozhatják az anyag megszilárdulásának módját és a folyamat során keletkező hőmennyiséget, tulajdonképp programozni tudják a végső szerkezet tulajdonságait. Normális esetben a fémötvözeteket úgy tervezik, hogy erősek és szívósak legyenek a szerkezeti alkalmazásokban. A 3D-nyomtatott fémek eredendően erősek, de emellett törékenyek is.
A kutatók által kifejlesztett stratégia teljes ellenőrzést biztosít mind a keménység, mind a szívósság felett, mivel a mikroszerkezet ellenőrzött körülmények közt kerül módosításra, amikor a 3D-nyomtatott munkadarabot viszonylag alacsony hőmérsékleten egy kemencébe helyezik. Módszerük a hagyományos lézeralapú 3D-nyomtatási technológiákat használja, néhány módosítással.
„Rájöttünk, hogy a lézer igen jól használható a fém felkeményítésére a 3D nyomtatás során” – mondta Seita. „Azonban a fém újbóli megolvasztása segít relaxálni a fém szerkezetét, lehetővé téve a szerkezeti átalakulást, amikor az alkatrészt a hőkezelő kemencébe helyezik.”
Az általuk 3D-nyomtatott acél, már kísérleti validáláson is keresztülment. A szerkezet maga szívós és kemény területek váltakozásával készült, így szerkezete hasonló a kovácsolással előállított acélhoz.
„Úgy gondoljuk, hogy ez a módszer segíthet csökkenteni a fém 3D nyomtatás költségeit, ami viszont javíthatja a fémgyártó ipar fenntarthatóságát” – mondta Seita. „A közeljövőben reméljük, hogy a kemencében végzett alacsony hőmérsékletű hőkezelést is meg tudjuk kerülni, tovább csökkentve a 3D-nyomtatott alkatrészek műszaki alkalmazásokban való felhasználása előtt szükséges lépések számát.”
Képek és forrásVoxelMatters
További információ: