eng
Просмотры: 1163
01.11.2017
Физики впервые научились получать изделия из нержавеющей стали на 3D-принтере – и делать их лучше, чем изготовленные традиционными способами.
Говоря о 3D-печати, мы обычно имеем в виду продукты из пластика, хотя известны принтеры, способные использовать металлы, кулинарные смеси и бетон. Однако такой «простой» материал, как нержавеющая сталь, считается крайне неудобным для новых технологий печати. Дело в его внутренней микроструктуре: нержавеющая сталь комбинирует железо, углерод и никель с антикоррозионными добавками хрома и молибдена и проходит сложную обработку в целой серии плавок. В результате образуется пластичный материал, состоящий из плотно упакованных микрокристаллов сплава, при этом прочные границы, соединяющие частицы, обеспечивают ему достаточную прочность.
Воспроизвести эту структуру методами 3D-печати ученые пытаются не первый год. Как правило, для этого микрочастицы сплава наносят на подложку и спекают лазером, и так слой за слоем формируют сложное изделие. Однако такие продукты оказываются более пористыми, нежели изготовленные традиционными методами – выплавкой или прессованием. Поры делают структуру более ломкой, так что использовать удобства 3D-печати для производства металлических изделий удается далеко не всегда.
Лишь теперь Моррису Вангу (Morris Wang) из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и его коллегам удалось получить 3D-печатную низкоуглеродистую нержавеющую сталь (316L), прочность которой даже превосходит сплав, изготовленный обычными методами. Статья ученых опубликована в журнале Nature Materials, коротко о ней рассказывает пресс-релиз LLNL. Для этого лазерное спекание при формировании каждого слоя изделия завершается быстрым охлаждением, которое заставляет кристаллы сплава упаковываться более плотно, укрепляет соединяющие их «стенки» и делает материал прочнее.
Кроме того, авторы усовершенствовали компьютерные алгоритмы, управляющие процессом печати, добившись более точного контроля над структурой материала на микро- и даже наноуровне. Эти меры сработали: лабораторные эксперименты показали, что полученная 3D-печатью нержавеющая сталь при некоторых нагрузках втрое превосходит стандартные значения для этого материала.
«Деформации в металлах во многом задаются смещениями наноразмерных дефектов и их взаимодействием с микроструктурой, – говорит один из авторов работы Томас Войсин (Thomas Voisin). – Мы обнаружили, что образующаяся «клеточная структура» [сплава, – NS] действует как «фильтр», позволяя одним дефектам двигаться свободно – что обеспечивает нужную пластичность, а другие блокируя – что делает материал прочным».
Ознакомьтесь с новейшими технологиями 3D печати в книге Я. Гиббсона "Технологии аддитивного производства. Трехмерная печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство".
Авторы книги – признанные специалисты в области аддитивных технологий, имеющие многолетний опыт работы и исследований. Первое издание задумывалось как базовый учебник, объединивший все литературные источники, посвященные целям и задачам аддитивного производства (АП). Второе издание существенно переработано и дополнено, новая информация включена в дополнительные разделы и главы.
Разработчики AП и представители промышленности найдут полезные сведения в этой книге, поскольку она поможет понять состояние дел в отрасли и укажет возможности для дальнейших исследований. Издание предназначено также для преподавателей, студентов и аспирантов, изучающих аддитивное производство, может быть использовано в качестве автономного курса или как модуль в большой программе по технологии производства.
Воспроизвести эту структуру методами 3D-печати ученые пытаются не первый год. Как правило, для этого микрочастицы сплава наносят на подложку и спекают лазером, и так слой за слоем формируют сложное изделие. Однако такие продукты оказываются более пористыми, нежели изготовленные традиционными методами – выплавкой или прессованием. Поры делают структуру более ломкой, так что использовать удобства 3D-печати для производства металлических изделий удается далеко не всегда.
Лишь теперь Моррису Вангу (Morris Wang) из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и его коллегам удалось получить 3D-печатную низкоуглеродистую нержавеющую сталь (316L), прочность которой даже превосходит сплав, изготовленный обычными методами. Статья ученых опубликована в журнале Nature Materials, коротко о ней рассказывает пресс-релиз LLNL. Для этого лазерное спекание при формировании каждого слоя изделия завершается быстрым охлаждением, которое заставляет кристаллы сплава упаковываться более плотно, укрепляет соединяющие их «стенки» и делает материал прочнее.
Кроме того, авторы усовершенствовали компьютерные алгоритмы, управляющие процессом печати, добившись более точного контроля над структурой материала на микро- и даже наноуровне. Эти меры сработали: лабораторные эксперименты показали, что полученная 3D-печатью нержавеющая сталь при некоторых нагрузках втрое превосходит стандартные значения для этого материала.
«Деформации в металлах во многом задаются смещениями наноразмерных дефектов и их взаимодействием с микроструктурой, – говорит один из авторов работы Томас Войсин (Thomas Voisin). – Мы обнаружили, что образующаяся «клеточная структура» [сплава, – NS] действует как «фильтр», позволяя одним дефектам двигаться свободно – что обеспечивает нужную пластичность, а другие блокируя – что делает материал прочным».
Ознакомьтесь с новейшими технологиями 3D печати в книге Я. Гиббсона "Технологии аддитивного производства. Трехмерная печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство".
Авторы книги – признанные специалисты в области аддитивных технологий, имеющие многолетний опыт работы и исследований. Первое издание задумывалось как базовый учебник, объединивший все литературные источники, посвященные целям и задачам аддитивного производства (АП). Второе издание существенно переработано и дополнено, новая информация включена в дополнительные разделы и главы.
Разработчики AП и представители промышленности найдут полезные сведения в этой книге, поскольку она поможет понять состояние дел в отрасли и укажет возможности для дальнейших исследований. Издание предназначено также для преподавателей, студентов и аспирантов, изучающих аддитивное производство, может быть использовано в качестве автономного курса или как модуль в большой программе по технологии производства.
Комментарии читателей
