разработчик
0,1
рейтинг
30 июля 2014 в 21:36

Технология лазерной 3D-печати из нескольких металлов с плавным переходом между ними

В Лаборатории реактивного движения НАСА совместно с Калифорнийским технологическим институтом и Университетом штата Пенсильвания разработали технологию 3D-печати из нескольких металлов одновременно, которая позволяет создавать детали с плавным переходом от одного металла к другому. За основу была взята стандартная для 3D-печати по металлу технология лазерного спекания металлического порошка.



Для того, чтобы дозированно подавать в зону печати разные металлы, на печатающей головке были установлены четыре сопла, каждое из которых подавало свой вид порошка. Варьировать дозировку разных металлов с помощью такой головки можно с точностью порядка 1%. Кроме обычной 3D-печати, при которой головка может перемещаться по всем трём осям, создавая изделия практически произвольной формы, был опробован метод радиальной печати, при которой на заготовку в форме круглого стержня, закреплённого во вращающемся патроне, наносятся слои металла. В получившейся детали состав сплава плавно меняется от центра к краям.



Детали из таких градиентных сплавов могут быть очень полезны там, где необходимо соединять конструкции, сильно отличающиеся по своим физическим свойствам, например, коэффициенту температурного расширения. Например, из такого сплава учёные сделали крепление для углепластиковой панели (такие панели, состоящие из листов углепластика с алюминиевыми сотами между ними широко используются в космонавтике). Крепление представляет собой втулку, внутрення часть которой состоит из стали, а наружная из инвара — сплава с очень низким коэффициентом температурного расширения. Стальная резьба на внутренней стороне контактирует со стальным винтом, а наружная сторона — с углепластиком. Плавный переход от стали к инвару позволяет избежать трещин и дефектов при резких перепадах температур, которые часто встречаются в космосе.



В отличие от печати обычных деталей из единственного металла или сплава, детали с градиентом практически невозможно изготовить никакими другими способами, кроме 3D-печати. Это один из тех случаев, когда печать не просто позволяет сэкономить время или материал, а создаёт новые уникальные возможности, которых не дают другие технологии. Хотя возможности градиентных сплавов учёные исследуют ещё с 70-х годов, о реальном коммерческом использовании пока говорить было трудно. 3D-печать делает эту перспективу гораздо ближе.

Илья Сименко @ilya42
карма
469,7
рейтинг 0,1
разработчик
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (16)

  • +4
    Напыление маетриалов — общеизвестная технология. Газодинамическое, плазменное, лазерное. Градиентно-функциональные маетриалы этими методами уже получают.
    • 0
      Одно дело, напылить материал на заготовку и совсем другое — сделать деталь сантиметровой толщины, которая в свое толще плавно переходит от одного материала к другому. Напылять сантиметр стали — не хватит ни времени ни энергии.
      • 0
        На самом деле, имеется ввиду что-то типа вот этого http://www.youtube.com/watch?v=s9IdZ2pI5dA. Вполне себе напыление.
      • +1
        Если вы прочитаете статью, то увидите, что при получении толщина слоя при получении ФГМ титановый сплав-ванадий 0.38 мм, а при получении стержня нержавейка-инвар слои имеют толщину 0.5, 1 и 19 мм. Это совершенно обычный результат.

        К 3d принтеру на моей работе идут те же самые порошки. Выбор их весьма скуден и ограничен.

        Напылением удается соединить керамики и металлы, металлы с металлами, сплавы со сплавми (не такими как в статье, а разнородными). Сил хватает установки есть.

        Напылить стали очень просто:
        youtu.be/KK9OwDxwJp4?t=9m30s
        www.youtube.com/watch?v=UORDwbhnc8w

        Переводчик исказил выводы. Цитата:

        To conclude, the current work extends upon the literature in gradient alloys by demonstrating a roadmap for producing materials with multifunctional properties that generally cannot be obtained using standard metallurgy techniques.


        Про 3d печать ни слова. Под «standard metallurgy techniques» обычно понимают методы не относящиеся к порошковой металлургии.

        Есть интересная технология ALD (атомно-слоевое осаждение), которая позволяет наносить слои ~0.1 нм. Используя эту технологию действительно сложно получить очень толстые покрытия. Речь идет о нанометрах.
  • +3
    Greteon — Тсс, в NASA то не знают!
  • 0
    Можно будет сделать идеальный меч! ^_^
    • +1
      Ага, джедайский :D
      Ну, во всяком случае, пока не остынет…
    • 0
      А пока спекается, обмахивать заготовку веером, чтобы обогатить кислородом :)
  • 0
    Вижу ещё одно применение — смешать порошки разных материалов и выпекать металл с совершенно новыми свойствами.
    • +1
      Как ни странно так уже делают и без 3d печати.
      • –1
        А есть какой нибудь пруф линк? Так, почитать для интереса. Спасибо.
        • 0
          ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%82 Вот интересно, где Вы были с 1929 года? Победит — твёрдый композит получаемый методом порошковой металлургии в СССР с 1929 года, а в Германии с 1920.
          • 0
            Спасибо за ссылочку!
  • 0
    Тут скорее открывается возможность ваять металлические изделия с вплавленной в них армирующей структурой. Например, условно алюминиевая какая балка с внутренней армирующей структурой из условного хрома. Хотя это вполне могут быть фантазии дилетанта и никакой пользы от такого не будет.
    • 0
      Считай, что с этой технологией твоя фантазия уже реальность. Именно вот этот вариант 3D печати выглядит очень перспективно. И напыление тут ни при чем. Это принципиально разные подходы, которые отличаются и размерами конструкций и временем изготовления и особенно стоимостью схожих работ. Металло-композитные конструкции это будет нечто очень прорывное. Вот увидите. Пора уже 3D печати выходить из «штанишек» прототипирования, в котором она последнее время и занята.
    • 0
      Условно алюминиевая балка (например магний-алюминий-кремний?) армированная предварительно напряжёнными углеродными супер-нано-трубками. Прикольно. А если ещё эту балку делать по пространственной топологии костей — она ж еще легче будет. 3Д, вероятно, когда-то даст возможность делать подобные штуки.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.