Þegar þú hugsar um þrívíddarprentun (aukandi framleiðsla) dáist þú líklega að takmarkalausu hönnunarfrelsi þess og lágmarks sóun efnis. Hins vegar hefur verið ein marktæk takmörkun sem kemur í veg fyrir að það sé mikið notað í mikilvægum álags-burðarvirkjum-lélegri þreytuþol.
Fyrir nauðsynlega íhluti eins og blöð flugvélahreyfla og lendingarbúnað er þreyta lykilhönnunarviðmiðið. Hefðbundin viðhorf hafa lengi haldið því fram að hröð kæling og einstaka örbygging sem framleidd er með þrívíddarprentun sé orsök lélegrar þreytuþols hennar. En er þetta virkilega raunin?
Nýlega birtu vísindamenn frá Institute of Metal Research, Kínverska vísindaakademíunni, byltingarkennda rannsókn íNáttúransem afneitar þessa hefðbundnu hugsun. Það kemur í ljós að hinn raunverulegi sökudólgur fyrir lélega þreytuframmistöðu þrívíddarprentaðra málmefna er ekki einstaka örbyggingin, heldur frekar smásjáleg tómarúmið sem myndast við prentunarferlið.
Þessi örsmáu tóm, líkt og loftbólur í gleri, virka sem uppruna sprungna undir hringrásarálagi, sem veldur ótímabærri bilun. Áður fyrr notuðu verkfræðingar heita isostatic pressu (HIP) til að útrýma þessum tómum, en þetta ferli eyðileggur oft fínt nákvæma örbyggingu sem myndast við þrívíddarprentun -og „hendir barninu út með baðvatninu“.
Svo, er til aðferð sem getur útrýmt þessum tómum án þess að skerða einstaka eiginleika þrívíddarprentaðrar uppbyggingar? Rannsóknarteymið fann lausn með nýrri tækni sem kallastNettó-AM vinnsla(gölluð-ókeypis aukefnavinnsla). Þessi aðferð felur í sérnákvæm hitastýring, sem gerir fasabreytingunni kleift að eiga sér stað og efninu kólna hratt áður en kornvöxtur getur átt sér stað, og læsir þannig litlu, samræmdu örbyggingunni á meðan hættuleg ótengd tómarúm eru algjörlega útrýmt.
Eftir meðferð ergallaða-lausa títanblöndusýndi glæsilegan árangur: þreytumörk þess voru 106% hærri en upprunalega prentaða efnisins og náðu um 978 MPa. Þetta gildi fer ekki aðeins yfir allar þekktar 3D prentaðar títan málmblöndur heldur er það einnig betri en títan málmblöndur sem framleiddar eru með hefðbundnum smíðaferlum. Það krefst beinlínis efsta sætið í þreytuframmistöðu meðal svipaðra efna.
Jafnvel áhrifameira er að á mikilvægu sviðinusérstakur þreytustyrkur(hlutfall þreytustyrks og þéttleika), þettagallaða-lausa títanblöndustóð sig betur en öll stál, álblöndur, magnesíum málmblöndur, há-hita málmblöndur og jafnvel há-óreiðublöndur. Það situr vel í efsta-hægra horninu á frammistöðutöflunni og sýnir gífurlega möguleika þrívíddarprentunar til að framleiða -þreytuþolna íhluti.
Hvers vegna er3D prentuð galla-laus títan álsvo miklu sterkari? Lykillinn liggur íofur-fín lagskipt uppbyggingsem felst í þrívíddarprentun. Þessi uppbygging hjálpar til við að dreifa streitu á áhrifaríkan hátt og hindrar staðbundna styrk þreytuskemmda. Ólíkt hefðbundnum títan málmblöndur, þar sem þreytusprungur byrja oft á stórum kornamörkum eða mjúkum fasasvæðum, dreifir fíngerð þrívíddarprentaðra efna streitu jafnt og gerir það mun erfiðara fyrir sprungur að myndast og breiða út.
Þessar rannsóknir gefa þrívíddarprentun ekki aðeins nýtt líf heldur ryður hún einnig brautina fyrir tvíþættar hagræðingaraðferðir í framtíðinni: annars vegar fínstillingu prentferla til að draga úr myndun tómarúma og hins vegar frekari þróun nýrrar-eftirvinnslutækni til að fínstilla- örbygginguna.
Meira um vert, thegallaða-ókeypis prentunHugmyndin mun líklega ná til annarra málmefnakerfa, sem gerir þrívíddarprentun kleift að losna undan takmörkunum sínum og komast að fullu inn á sviði há-byggingarhluta.
Héðan í frá er þrívíddarprentun ekki bara „sýningargripur“- heldur aöflug tæknifær um að styðja við öryggi mikilvægra byggingarhluta. Þessi truflandi bylting í efnisframmistöðu opnar spennandi nýja möguleika fyrir geimferða, hágæða framleiðslu og marga aðra geira. Við getum ekki beðið eftir að sjá þrívíddarprentun ná enn fleiri tæknilegum undrum!