Разные типы металлов имеют разные качества, поэтому их комбинирование может привести к созданию предметов, которые превосходят по своим характеристикам предметы, изготовленные из любого одного металла. Новый метод теперь позволяет выполнять такое смешивание с помощью 3D-принтеров быстрее и проще, чем когда-либо прежде.
В настоящее время один из наиболее распространенных методов 3D-печати объектов из нескольких металлов включает в себя технику, известную как проволока. дуговое аддитивное производство.
В двух словах, это включает в себя использование сварочной головки для создания электрической дуги, которая плавит металлическую проволоку. Этот расплавленный металл наносится последовательными слоями, постепенно создавая нужный предмет. И каждый раз, когда в рамках одного задания на печать требуется другой металл, процесс приходится приостанавливать, чтобы можно было заменить проволоку из одного металла на проволоку из другого.
Стремление оптимизировать этот процесс , команда Университета штата Вашингтон под руководством профессора Амита Бандйопадхайя разработала новую технику, которая включает в себя две имеющиеся в продаже сварочные головки, каждая из которых нагружена проволокой из другого металла.
Сначала одна головка наносит один металл по кругу, образуя кольцо. Затем врывается другая головка и откладывает другой тип металла внутри этого кольца, придавая структуре твердое ядро. По мере охлаждения двух металлов внешнее кольцо сжимается быстрее, чем внутреннее ядро. Это создает давление на границе раздела двух металлов, связывая их вместе.
Процесс повторяется снова и снова, слой за слоем, в результате чего получается единая «биметаллическая» колонна.
К настоящему моменту ученые создали биметаллические конструкции, такие как колонна с сердечником из нержавеющей стали, заключенным в более мягкую стальную оболочку, которые были на 33-42 % прочнее, чем аналогичные конструкции, изготовленные из любого металла по отдельности.
Есть надежда, что эта технология в конечном итоге может быть использована для создания таких продуктов, как устойчивые к крутящему моменту полуоси, детали космических кораблей с охлаждающими сердечниками, окруженными термостойкими кожухами, или даже искусственные имплантаты бедра с терапевтическим магнитным сердечником, заключенным в прочный титан. p>
И элементы не обязательно должны иметь форму стержней или колонн.
«Пример, который мы показали в этой работе, — это радиальные структуры, в которых два материала расположены радиально, — сказал нам Бандйопадхьяй. «[Но] мы должны быть в состоянии сделать любой дизайн, который можно распечатать на 3D-принтере».
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Nature Communications. Процесс биметаллической печати демонстрируется в следующем видео.
Демонстрация радиальной биметаллической пластины LE7
