Trillingen versterken 3D-geprint metaal

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

"Als je kijkt naar de microscopische structuur van 3D-geprinte legeringen, zijn deze vaak opgebouwd uit grote en langwerpige kristallen," zegt onderzoeker Carmelo Todaro van de School of Engineering van RMIT University in Melbourne (Australië). "Dit leidt tot slechtere mechanische prestaties en een verhoogde neiging tot barsten. De microscopische structuur van de legeringen waarop we tijdens het printen ultrasone trillingen toepasten, zag er duidelijk anders uit. De kristallen waren erg fijn en volledig gelijkassig, wat betekent dat ze zich in alle richtingen in geprinte metaal gelijk hadden gevormd. "

Volgens de tests zijn de onderdelen ook sterker: ze hadden een 12% grotere treksterkte en vloeispanning.

 

Het team heeft zijn ultrasone aanpak getest op twee belangrijke commerciële legeringen: een titaniumlegering die gewoonlijk wordt gebruikt voor vliegtuigonderdelen en biomechanische implantaten, bekend als Ti-6Al-4V, en een op nikkel gebaseerde superlegering die vaak wordt gebruikt in de zee- en aardolie-industrie, Inconel 625.

Sterk-zwak-sterk

Door simpelweg de ultrasone generator tijdens het printen in en uit te schakelen, liet het team ook zien hoe specifieke delen van een 3D-geprint object kunnen worden gemaakt met verschillende microscopische structuren en composities.

Projectbegeleider Ma Qian: "Hoewel we een titaniumlegering en een op nikkel gebaseerde superlegering hebben gebruikt, verwachten we dat de methode kan worden toegepast op andere commerciële metalen, zoals roestvrij staal, aluminiumlegeringen en kobaltlegeringen. Ook denken we dat deze techniek kan worden opgeschaald om 3D-prints van de meeste industrieel relevante metaallegeringen mogelijk te maken voor hoogwaardige constructieve onderdelen."