Ультразвук позволяет повышать прочность 3D-печатных металлических изделий

news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
10.01.2020
2725
6
Новости

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

6

Ученые Мельбурнского королевского технологического института (RMIT) выяснили, что ультразвуковое воздействие во время 3D-печати методом прямого лазерного осаждения позволяет получать металлические изделия повышенной прочности и даже регулировать механические характеристики отдельных участков.

Идея ультразвукового воздействия в какой-то мере позаимствована из порошковой металлургии: перед прессованием порошковые материалы нередко уплотняются с помощью ультразвуковых вибраций. Австралийская же команда провела эксперименты по ультразвуковому уплотнению прямо во время 3D-печати: идея заключается не в компактировании исходного порошка, а в изменении микроструктуры получаемых изделий.

Исследователи указывают, что изделия, получаемые лазерным спеканием металлических порошков, как правило отличаются анизотропностью — состоят из довольно больших, удлиненных кристаллов, что приводит к снижению прочности и повышает риск растрескивания во время печати. При ультразвуковом воздействии на спекаемый материал образуется более плотная и прочная микроструктура с более мелкими и равноосными зернами (см. иллюстрации). Ученые проверили идею на технологии прямого лазерного осаждения (Direct Energy Deposition, DED), где порошок напыляется на субстрат струей газа и выборочно спекается лазерным излучателем. Разница заключалась лишь в том, что к субстрату подключили сонотрод и 500-ваттный пьезоэлектрический преобразователь с частотой колебаний в 20 кГц.

Основным материалом во время исследований служил порошок титанового сплава Ti-6Al-4V. В ходе опытов команде удалось добиться повышения предела текучести и прочности на 12%. Ради чистоты эксперимента и доказательства общей применимости метода опыты повторили с жаропрочным никель-хромовым сплавом Inconel 625, получив аналогичные результаты. Что интересно, методика позволяет создавать изделия с функционально-градиентной структурой, то есть регулировать прочностные характеристики отдельных участков печатаемых изделий за счет выборочного ультразвукового воздействия.

«Хотя мы использовали сплавы на основе титана и никеля, мы ожидаем, что эта методика будет применима к другим коммерчески доступным металлопорошковым композициям, таким как нержавеющая сталь, алюминиевые и кобальтовые сплавы», — поясняет профессор Ма Цань.  

Ученые считают, что методика будет эффективна не только в связке с технологией прямого лазерного осаждения металлических порошков, но и при работе с прутковыми материалами. Но есть и ограничения: ультразвук может нарушить распределение порошка в системах селективного лазерного спекания или наплавления (DMLS и SLM), так что применительно к этим методам вероятнее всего потребуется сфокусированное воздействие непосредственно на спекаемые/сплавляемые участки.

Доклад научной команды опубликован в журнале Nature по этой ссылке

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.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

6
Комментарии к статье

Комментарии

Комментарий удалён

10.01.2020 в 16:33
0

Так это давно не новость.

При обработке резанием (точение), если добавить к резцу ультразвуковой модуль, то в разы повышается класс чистоты поверхности (шероховатость). Принцип действия одинаков.

10.01.2020 в 16:47
3

И что же у них общего кроме слова "ультразвук"?

Комментарий удалён

Комментарий удалён

12.01.2020 в 17:29

Комментарий удалён

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Миниатюризация принтера - Линейные подшипники своими мозгами.

Верхом на Малине

Ремонт молнии "моя починяй"

3D-принтер как инструмент для разводки печатных плат. Видео

Старые Troyka-модули, Troyka Slot Shield и 3D печать

Дешёвый вариант применения нейросети для контроля за процессом 3D печати.