3D-печать изменила наш мир раз и навсегда и хотя может показаться, что она доминирует лишь в производстве прототипов оборудования из пластика или полимерной смолы, на практике технология совершает революцию даже в материалах, которые гораздо сложнее обрабатывать. Пример? Нержавеющая сталь 17-4 PH, напечатанная на 3D-принтере.
Читайте: Скручивание слоёв материала дало невероятные результаты – Возможное будущее электроники
Нержавеющая сталь никогда не была такой прочной
3D-печать металлов – дело непростое. Например, говоря о турбинах, производимых для двигателей и электростанций, они часто страдают от проблемы растрескивания после печати. Эта проблема сводится к тому, что металлы и сплавы, как нержавеющая сталь, подвержены резким колебаниям температур в процессе печати.
Эти изменения температуры, вызванные использованием высокоэнергетических лазеров для плавления материалов, могут нарушить структуру расположения атомов в металле, и такие нарушения ослабляют конечную деталь, делая менее прочной и восприимчивой к структурным дефектам.
Вот почему прочные сплавы редко печатают, но последние научные достижения могут изменить эту проблему раз и навсегда. Революционный характер недавнего достижения подтверждается печатью нержавеющей стали 17-4 PH. Эту марку стали ценят за прочность, коррозионную стойкость и долговечность.
Её потенциал подтверждается фактом, что сталь 17-4 PH используется в изделиях с повышенными требованиями, включая промышленное оборудование, морские суда, компоненты для аэрокосмической промышленности и медицинские устройства.
Способность этого сплава выдерживать экстремальные условия, сохраняя структурную целостность, делает его чрезвычайно привлекательным для производителей.
Проблема в том, что производство нержавеющей стали 17-4 PH традиционными методами является дорогостоящим и трудоёмким. Но внедрив в этот процесс 3D-печать, можно не только решить производственную задачу, но даже повысить свойства материала. Именно этого добились учёные из Advanced Photon Source (APS) в США.
Специалисты использовали дифракцию рентгеновских лучей высоких энергий для получения изображений структур металлической конструкции во время печати. Эти изображения, полученные с интервалом в несколько миллисекунд, предоставили ценную информацию о том, как атомная структура металла меняется в процессе нагрева и охлаждения.
Гораздо лучше понимая происходящие изменения, исследователи смогли постоянно корректировать химический состав материала во время печати, гарантируя тем самым сохранение прочности и долговечности полученной нержавеющей стали.
Это в режиме реального времени позволила точно контролировать процесс печати, что в итоге привело к успешному производству высококачественных деталей из нержавеющей стали 17-4 PH.
Что касается печатной стали 17-4 PH, она может произвести революцию в авиационной, морской и медицинской промышленности, которая выиграет от более дешёвых, лёгких и прочных инструментов.
Однако главное то, что новый процесс печати не ограничивается только сталью, поскольку на практике методы, разработанные во время этого исследования, могут быть применены к другим металлам и сплавам.
В итоге, отслеживая и адаптируя процесс печати в режиме реального времени, учёные смогут изучить способы улучшения свойств широкого спектра материалов. В будущем это может привести к дальнейшим инновациям в аддитивном производстве, где ограничения традиционных методов преодолеваются благодаря гибкости 3D-печати.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU