Немецкие ученые исследуют 3D-печать твердыми сплавами

Ученые Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена и Института лазерных технологий сообщества Фраунгофера (Fraunhofer ILT) приступили к исследованиям лазерной порошковой 3D-печати твердыми сплавами из карбида вольфрама и кобальта.

Спеченные твердые сплавы на основе карбида вольфрама и кобальта широко используются в производстве режущих инструментов и насадок. Карбид вольфрама уступает по твердости разве только алмазу, однако довольно хрупок, поэтому в твердых сплавах на его основе используются цементирующие металлы и сплавы — никель, молибден, сталь или кобальт. Главная задача проекта немецких ученых — продление сроков службы готовых изделий. Добиться повышения эксплуатационных сроков ученые намереваются за счет совершенствования геометрии инструментов, и здесь на сцену выходят аддитивные технологии, позволяющие создавать детали более сложных геометрических форм, чем другие производственные методы, в том числе и традиционная порошковая металлургия. 

Один из примеров — интеграция охлаждающих каналов прямо в инструменты. Производство подобных структур обычным спеканием либо выходит очень дорого, либо вообще невозможно, смотря какова сложность изделия. Если же детали выращивать послойно, например по технологии 3D-печати методом селективного лазерного спекания, можно оснастить изделия внутренними полостями сложной формы. Вопрос лишь в плотности, гомогенности и вытекающей прочности и долговечности готовых изделий. Здесь необходимы практические исследования, чем и займется немецкая команда.    

Специалисты Fraunhofer ILT используют собственный вариант лазерного 3D-принтера для печати порошковыми металлами и сплавами. У опытного оборудования есть одна интересная особенность. Дело в том, что для задержки преждевременной термоусадки, во избежание растрескивания изделий, а также для снижения требований по мощности лазерных излучателей расходный материал в таких 3D-принтерах обычно предварительно прогревается с помощью нагреваемой платформы. В отдельных случаях, например при работе с тугоплавкими материалами или просто при 3D-печати крупногабаритных деталей, этой меры недостаточно. Карбид вольфрама — как раз тугоплавкое соединение с температурой плавления 2780°C, хотя для спекания сплава с кобальтом достаточно 1500°С. В опытах по 3D-печати твердыми сплавами ученые намереваются испытать усовершенствованную «печку», дополненную излучателями в ближнем инфракрасном спектре мощностью до 12 кВт, установленными над рабочей областью и прогревающими непосредственно спекаемые слои. Излучатели поднимают температуру верхнего слоя расходного материала выше 800ºС, после чего в дело вступают спекающие лазеры.  

Исследовательская программа рассчитана на два с половиной года. Презентация проекта пройдет 19-22 ноября на выставке Formnext 2019 во Франкфурте-на-Майне.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.