VIDEO: 3D ispis gradi strukture s dva metala

Inženjeri Sveučilišta Washington State (WSU) stvorili su način za 3D ispis dviju vrsta čelika u istom kružnom sloju pomoću dva stroja za zavarivanje. Rezultirajući bimetalni materijal pokazao se 33% do 42% jačim od bilo kojeg metala pojedinačno, dijelom zahvaljujući pritisku koji nastaje između metala dok se zajedno hlade.

Nova metoda koristi uobičajene, relativno jeftine alate, tako da bi je proizvođači i radionice mogli koristiti u bliskoj budućnosti.

"Uz daljnji razvoj, mogla bi se potencijalno koristiti za izradu medicinskih implantata visokih performansi ili čak dijelova za svemirske letjelice", rekao je Amit Bandyopadhyay, viši autor studije.

Istraživački tim posudio je ideju od prirode, primijetivši da stabla i kosti dobivaju snagu iz načina na koji slojeviti prstenovi različitih materijala međusobno djeluju. Kako bi to oponašali s metalima, istraživači WSU-a koristili su opremu za zavarivanje koja se obično nalazi u automobilskim i strojarskim radionicama, integriranu unutar računalnog numeričkog upravljanja ili CNC stroja. Nova hibridna postavka stvara dijelove koristeći precizno računalno programiranje i dvije glave za zavarivanje. 

U demonstraciji su dvije glave za zavarivanje radile jedna za drugom na kružnom sloju kako bi ispisale dva metala, svaki sa specifičnim prednostima. Jezgra od nehrđajućeg čelika otporna na koroziju stvorena je unutar vanjskog kućišta od jeftinijeg "blagog" čelika poput onog koji se koristi u mostovima ili željeznicama. Budući da se metali skupljaju različitim brzinama dok se hlade, stvoren je unutarnji pritisak kojim su materijali stežu zajedno, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Ispitivanja rezultata pokazala su veću čvrstoću nego nehrđajući čelik ili meki čelik sami.

Trenutačno 3D ispis s više metala u postavci za zavarivanje zahtijeva zaustavljanje i promjenu metalnih žica. Nova metoda uklanja tu stanku i stavlja dva ili više metala u isti sloj dok su metali još vrući.

Sposobnost ojačavanja 3D-isprintanih metalnih dijelova sloj po sloj mogla bi automobilskim pogonima uskoro dati nove mogućnosti s mogućnošću brze izrade jakih, prilagođenih čeličnih dijelova. Mogle bi se razviti, na primjer, bimetalne osovine otporne na zakretni moment ili isplativi rotori kočnica visokih performansi.

U budućnosti, istraživači vide potencijal za medicinske proizvodne procese koji 3D ispisuju nadomjestke zglobova s ​​izdržljivim titanom izvana i unutarnjim materijalom kao što je magnetski čelik s ljekovitim svojstvima. Isto tako, strukture u svemiru mogu imati materijal otporan na visoke temperature koji okružuje unutarnji materijal sa svojstvima hlađenja kako bi se pomoglo strukturi da održi dosljednu temperaturu.

Rad o istraživanju objavljen u časopisu Nature Communications možete pronaći na ovoj poveznici.