Ultradźwiękami można poprawić jakość druku 3D ze stopów metalu

  • Mikrostruktura mieszanin tytanu i niklu zyskuje lepsze właściwości, kiedy w procesie drukowania trójwymiarowego uczestniczy urządzenie wytwarzające fale ultradźwiękowe.
  • Dźwięk o wysokich częstotliwościach poprawia m.in. wytrzymałość materiałów.
  • Naukowcy Royal Melbourne Institute of Technology przekonują, że ultradźwiękami można też udoskonalić wydruki ze stopów innych metali.
3d metal printer rmit

Badacze przetestowali wpływ fal ultradźwiękowych na mikrostrukturę wydrukowanych materiałów. Dzięki wysokim częstotliwościom poszczególne cząstki zmieniły kształt i właściwości: zmniejszyły się, skróciły i układały w różnych kierunkach, a ich wytrzymałość na rozciąganie wzrosła o 12 proc. Testy potwierdziły korzystny wpływ ultradźwięków na komercyjny stop tytanu Ti-6Al-4V używany do produkcji elementów do samolotów, a także na (szczególnie wytrzymały) nadstop niklu, Inconel 625, wykorzystywany w przemyśle morskim i naftowym. Kierujący projektem profesor Ma Qian z australijskiego uniwersytetu RMIT zaznacza, że tej metody można używać również wobec innych stopów, m.in. kobaltu i aluminium.

stop tytanu wydrukowany 3d
(Różnice w stopie tytanu wydrukowanym bez generatora ultradźwięków i z nim, widoczne pod mikroskopem elektronowym – graf. RMIT)

Stosowanie stopów metali jest potrzebne do poprawy właściwości materiału, przede wszystkim wytrzymałości. Jednak otrzymanie lepszych parametrów bywa utrudnione, kiedy elementy powstają w drukarkach 3D – rzeczom wydrukowanym ze stopów metali w tradycyjny sposób brakuje odpowiednich mikrostruktur. Kiedy spojrzy się na nie przez mikroskop, można zauważyć, że poszczególne cząstki aliażu (synonim stopu) mają spory rozmiar, podłużny kształt i układają się w jednym kierunku, więc nie są odporne na naprężenia. Bywają nietrwałe i nierzadko pękają już w czasie drukowania, stąd mniejsza przydatność druku trójwymiarowego ze stopów metali w zastosowaniach przemysłowych. Dlatego naukowcy z RMIT mają nadzieję, że ich praca rozpowszechni używanie ultradźwięków, a generatory fal pojawią się w maszynach drukujących metalowe części.

Ultrasound-on-off 3d printed titanium alloy
(W czasie drukowania pojedynczego elementu naukowcy włączali i wyłączali fale dźwiękowe, żeby sprawdzić zmiany w strukturze – fot. RMIT)

W ostatnim czasie pojawiło się kilka nowych badań nad drukiem 3D. Na lozańskiej politechnice badacze przyjrzeli się pęknięciom metalowych elementów i opracowali technologię laserowego druku 3D zwiększającą odporność na wysokie temperatury, uszkodzenia oraz korozję. Natomiast naukowcy z Harvarda zaprojektowali głowice, które skracają czas wytwarzania poszczególnych elementów nawet o kilkadziesiąt razy. Swoją metodę nazwali Multimaterial Multinozzle 3D, bo poza szybką pracą, umożliwia ona też bardzo sprawną wymianę filamentów zajmującą niecałe 2 sekundy.

5G 6g Agile AI AR Automatyzacja Big data Blockchain Cloud computing Cyberbezpieczeństwo Digital twin DIH Dojrzałość cyfrowa Drony Druk 3D Edge computing Egzoszkielety Energetyka Fabryka przyszłości Finansowanie Fotowoltaika GOZ Human augmentation ICT IIoT Konkursy Koronawirus Logistyka ML Motoryzacja MŚP NCBR PPP Pracownicy 4.0 Prawo Przemysł 4.0 R&D Roboty Startupy VR Wodór