Исследователи из рабочей группы «Функциональные наноматериалы», совместно организованной сотрудниками Кильского университета и Phi-Stone AG, разработали альтернативу традиционным сварочным и склеивающим процессам. Благодаря так называемым процессам «травления», новая технология позволяет объединять алюминий с алюминиевыми сплавами (в перспективе с полимерами), образуя прочное соединение материалов.
Данный метод назвали «нано-изваянием (скульптурированием)». Прежде чем внедрять технологию на промышленных производствах, исследователи разработали мобильный и простой в использовании прототип оборудования, названный Metalangelo. Прототип обладает таким же размером, как и сварочный аппарат и способен быстро «ваять» алюминиевые поверхности с точностью до нанометра для их дальнейшего соединения с различными пластиками (также силиконами) или металлами (включая медь).
В случае со сваркой, объединение компонентов происходит путем локальной плавки в одной точке. Однако высокая температура, которая требуется для этого процесса, влияет на материал в зоне так называемого термического воздействия и вызывает его структурные изменения. Кроме того, работа со сварочным аппаратом подразумевает соблюдение более жестких правил техники безопасности, нежели с аддитивными установками.
Преимущества новой разработки
Технология нано-изваяния не только уменьшает расход материалов, которые необходимо сплавить, но и больше подходит для использования в труднодоступных местах вроде углов. Процесс занимает несколько минут.
Разработчики надеются, что уже в скором времени их проект найдет применение в производстве кораблей, воздушных суден или автомобилей. По словам руководителя группы профессора Кильского университета Райнера Аделанга, новый процесс особенно хорошо подходит для последующего присоединения компонентов к существующим конструкциям, например, в интерьерах кораблей либо транспортных средств. «Высокие температуры, требуемые для сварки, разрушают поверхности, которые уже обрабатывались или окрашивались. Наш же процесс работает при комнатной температуре без специальных защитных мер», – рассказывает профессор Аделанг.
Принцип работы
Суть нано-изваяния состоит в следующем:
- поверхности материалов проходят процедуру электрохимического травления, в результате которой на микрометрическом уровне создается тонкая прямоугольная структура крючков;
- эти структуры цепляются друг за друга, становясь соединенной металлической частью;
- поверхности обрабатываются клейким веществом, после чего образуется прочное соединение.
«Если что-то вообще сломается, то, возможно, проблема будет в износе самого материала, но никак не в точке соединения», – уверен член правления Phi-Stone AG Инго Паулович. «Процесс нано-скульптурирования открывает новые возможности в области соединения материалов и позволяет экспериментировать с их комбинациями, например, объединяя алюминий с медью или силиконами».
Возможности прототипа Metalangelo были продемонстрированы в апреле на выставке Hannover Messe. Исследователи объявили о планах запустить серийное производство продукта, внеся некоторые корректировки на основании отзывов о прототипе.
