В Университете штата Пенсильвания (Penn State) разработан метод 3D-печати изделий сразу из двух металлов, которые раньше можно было изготовить только с помощью сварки.
В ходе экспериментов, подробности которых можно узнать на страницах npj Advanced Manufacturing, был напечатан гироид из низкоуглеродистой нержавеющей стали и бронзы.
«С помощью процесса селективного нанесения порошков мы можем сплавлять несколько металлических порошков в одном слое во время аддитивного производства — и мы первые в США среди университетов, кто это сделал, — не скрывает гордости аспирантка Джеклин Гриффис с кафедры машиностроения Penn State. — Частицы порошка размером в десятки микрон — почти как мука. Мы можем наносить порошок с микронной точностью, а затем сплавлять его лазером».
По ее словам, печать детали высотой один сантиметр заняла несколько часов, потому что она состоит из тысяч слоев металлического порошка.
«Теперь у нас есть технология для печати многокомпонентных металлических деталей, а также метод мониторинга зоны сплавления в реальном времени для выявления и устранения возможных дефектов», — добавил доцент кафедры машиностроения Гуха Маногаран.
В своей работе исследователи изучили, как влияет положение детали при печати на ее качество.
«Мы связали ориентацию печати с рядом структурных особенностей, включая дефекты (трещины, пористость), микроструктуру на границе раздела и распределение элементов между материалами, — пояснила Гриффис. — Затем мы связали эти дефекты с эксплуатационными характеристиками детали».
Гироид (трехмерная периодическая структура) был выбран для печати, потому что никаким другим способом сделать его из нескольких металлов просто невозможно. Эта сложная форма находит применение в эффективных теплообменниках и биомедицинских имплантатах.
В дальнейшем ученые намерены углубленно изучить причины возникновения дефектов на границе разделов, а также повторить эксперименты с другими металлами, такими как инконель (сплав никеля и хрома) и медь.