Группа исследователей из Бирмингемского (Великобритания), Стокгольмского (Швеция) и Чжэцзянского (Китай) университетов разработали усовершенствованную технологию селективного лазерного плавления (SLM, Selective Laser Melting). Модернизированный метод 3д-печати позволяет производить прочные и эластичные объекты из нержавеющей стали, по своим характеристикам пригодные для использования в аэрокосмической и автомобильной отрасли.
В то время как аддитивные установки, работающие с гибким филаментом, уже давно «научились» изготавливать резиноподобные структуры, достижение высоких показателей эластичности при работе с металлами несколько затянулось.
Проблема заключалась в том, что металлическая деталь, напечатанная на 3д-принтере, могла быть либо твердой, либо эластичной, поскольку эти два параметра считались взаимоисключающими. Поэтому большинство прочных объектов из металла, созданных на аддитивной установке, обычно являются очень жесткими. Это подходит далеко не для всех кейсов использования.
Новая SLM-технология, которая по уверению разработчиков позволяет печатать «ранее недоступные формы», отличается сверхбыстрой скоростью охлаждения материала (от 1 000°C за 1 с), что может сделать 3д-печать нержавеющей сталью более привлекательной для производителей автомобилей и самолетов.
Высокая скорость охлаждения, которая не могла быть достигнута при любом другом производстве, кроме аддитивного, переводит металл в неравновесное состояние. Это позволяет создавать микроструктуры наподобие дислокационной сетки малых размеров, что в конечном итоге приводит к желаемым механическим свойствам – высокой прочности и эластичности. Дислокационная сеть предоставляет свободу действий инженерам, которые могут разрабатывать сложные металлические формы.
«Эта разработка дает исследователям новый инструмент для создания систем сплавов с уникальными механическими свойствами», – уверяет один из разработчиков технологии д-р. Лейфенг Лю. Все члены его команды из Бирмингемского университета были ответственны за создание системы микро- и нано-тестирования материалов, которая позволяет ученым анализировать показатели отпечатанных на SLM-принтере образцов во время их испытаний.
Сообщается, что система тестирования помогла исследователям определить эффективные микроструктурные особенности печатных материалов и лучше понять физическую составляющую действующих механизмов.
Работа под названием «Дислокационная сеть в аддитивном производстве стали разрушает компромисс между прочностью и эластичностью» была опубликована в научном издании Materials Today. Ожидается, что усовершенствованная технология упростит и ускорит изготовление многосоставных конструкций из сталей и сплавов для автомобиле-, машино- и авиастроения. Первые серийные принтеры, работающие по новой SLM-технологии, должны появиться уже в этом году.
