تکنولوژی چاپگرها

تاثیر امواج فرا صوت در افزایش مقاومت فلزات با چاپ سه بعدی

نوشته شده توسط تارا صفری

براساس تحقیقات جدید در استرالیا ، کیفیت قطعات فلزی با پرینت سه بعدی به زودی بهبود خواهند یافت. دانشمندان مشخص كردند كه امواج فرا صوت با بهبود ریز ساختارها، استحكام قطعات فلزی با پرینت سه بعدی را افزایش می دهد.

آزمایشی زیرنظر دکتر Carmelo Todaro توسط  تیمی در دانشگاه RMIT با یک نوع موجود از پرینترهای سه بعدی به نام  “رسوب انرژی مستقیم” (DED) انجام شد. به طور خلاصه ، دراین آزمایش از لیزر برای ذوب پودر فلز استفاده شد و در هر بار یک لایه متوالی روی سطح قرار گرفت . این فلز مذاب متعاقباً جامد می شود و محصول نهایی را تشکیل می دهد.

محققان RMIT اشیاء نمونه را از دو آلیاژ متداول مختلف چاپ کردند: Ti-6Al-4V ، که آلیاژ تیتانیوم است که اغلب برای قطعات هواپیما و ایمپلنت های بیومکانیکی استفاده می شود و Inconel 625 ، یک فوق فلز مبتنی بر نیکل است که اغلب در صنایع دریایی و نفت مورد استفاده قرار می گیرد.

در هر دو مورد ، سطح رسوب  یک sonotrode است ، که ابزاری برای تولید لرزش های فرا صوتی است. این لرزش ها برای جامد شدن فلز اعمال می شوند ، در واقع کریستال های میکروسکوپی تشکیل شده آن را تکان می دهند ، به طوری که آنها به شکل محکم تری شکل بگیرند. در نتیجه ، این اشیاء در مقایسه با نمونه های یکسان که بدون امواج فرا صوت چاپ شده بودند ، 12 درصد از مقاومت کششی بیشتری برخوردار بودند.

اگر به ساختار میکروسکوپی آلیاژهای پرینت سه بعدی توجه کنید ، آنها اغلب از کریستال های بزرگ و دراز تشکیل شده اند.” وی افزود : “این امر می تواند باعث عملکرد مکانیکی پایین تر شود که محبوبیت آنها را برای کاربردهای مهندسی کمتر می کند. اما ساختار میکروسکوپی آلیاژهای مورد استفاده ما در امواج فرا صوت در طول چاپ بسیار متفاوت به نظر می رسند: کریستال های آلیاژ بسیار خوب و کاملاً یکدست بودند ، به این معنی که آنها در تمام جهات به طور یکسان در کل قسمت فلزی چاپ شده شکل گرفته بودند.

دکتر Todaro

از طرف دیگر با روشن و خاموش کردن Sonotrode در طی فرآیند چاپ ، امکان ایجاد مواردی نیز وجود داشت که ریزساختارهای مختلفی در مناطق مختلف داشتند. این کیفیتی است که به عنوان “درجه بندی عملکردی” شناخته می شود و در اشیاءیی مفید است که عواملی مانند وزن کم یا کاهش مصرف مواد مورد توجه است.

بر این باور هستیم که پس از توسعه فناوری چاپ سه بعدی با امواج فرا صوت ، از آن برای تقویت استحکام سایر فلزات مانند فولادهای ضد زنگ ، همراه با آلیاژهای آلومینیوم و کبالت هم می توان استفاده کرد.

مقاله ای در مورد این تحقیق اخیراً در مجله Nature Communications منتشر شده است.

اشتراک گذاری

درباره نویسنده

تارا صفری