Учёные научились 3D-печати одним из самых твёрдых в мире материалов на основе вольфрама

Учёные из Хиросимского университета разработали новый метод 3D-печати одним из самых твёрдых инженерных материалов, используемых в промышленности.

Сверхтвёрдые материалы очень востребованы для режущих и строительных инструментов, однако их природная твёрдость делает их чрезвычайно сложными для успешного аддитивного производства. Приняв вызов, японские исследователи смогли использовать сверхпрочный материал карбида вольфрама–кобальта (WC–Co) в 3D-печати, «размягчая, а не полностью расплавляя его» в процессе. Более того, исследовательская группа утверждает, что эта новая технология 3D-печати сокращает отходы по сравнению с традиционным производством.

Изображение: Hiroshima University

В блоге Хиросимского университета процесс 3D-печати WC-Co описывается как «метод облучения нагретой проволокой». Утверждается, что с помощью этой техники лазерного облучения нагретой проволоки (также называемой лазерной сваркой нагретой проволокой) лазерный луч размягчает стержень из твёрдого сплава, не расплавляя его полностью и не вызывая роста зерна, для построения аддитивной структуры. Затем, для достижения наилучших результатов, между слоями добавлялся промежуточный слой на основе никелевого сплава.

Важно, что эта техника «размягчения, а не плавления» означает, что готовый 3D-печатный материал сохраняет «твёрдость более 1400 HV без каких-либо дефектов или разложения». Этот уровень твёрдости чуть ниже, чем у сверхтвёрдых материалов, таких как сапфир и алмаз, и впечатляет для результата 3D-печати.

«Подход к формированию металлических материалов путем их размягчения, а не полного расплавления, является новым, и он потенциально может быть применён не только к твёрдым сплавам, которые были в центре данного исследования, но и к другим материалам», — сказал Кэйта Марумото, доцент Высшей школы передовых наук и инженерии Хиросимского университета.

В дальнейшем исследовательская группа, в которую также входят Такаси Абэ, Кэйго Нагамори, Хироси Итикава, Акио Нисияма и Мотомити Ямамото, намерена внедрить различные усовершенствования процесса. В частности, учёные надеются устранить некоторые проблемы с растрескиванием, с которыми они столкнулись при использовании текущего процесса, и развить свою технологию для создания более сложных форм.

3D-печать металлами гораздо сложнее, чем печать пластиками, поскольку металлические сплавы требуют экстремальных температур и проходят сложные термические циклы и фазовые превращения во время обработки.

Источник: Tomshardware.com