رفتن به نوشته‌ها

آیا پرینت های سه بعدی فلزی می توانند هم قوی و هم انعطاف پذیر باشند؟ «فابالو


پرینت های سه بعدی فلزی با لایه های مستحکم و انعطاف پذیر متناوب [Source: TAMU]

محققان تکنیک بسیار غیرمعمولی را برای چاپ سه بعدی اشیاء فلزی که هم قوی و هم انعطاف پذیر هستند، توسعه داده اند.

این متناقض به نظر می رسد، زیرا به نظر می رسد “قوی” برعکس “قابلیت انعطاف پذیر” باشد. اما در واقع برنامه هایی وجود دارد که می توان از چنین مواد اسرارآمیزی استفاده کرد. فلزات با مقداری «دادن» می‌توانند از خرد شدن فلزات قوی – اما شکننده – جلوگیری کنند.

مشکل این است که دقیقاً چگونه می توان چنین ماده جادویی را ایجاد کرد؟

مواد قوی با ساختار مولکولی کریستالی سفت و سخت مشخص می شوند. این پیکربندی استحکام ایجاد می کند، اما همچنین شکنندگی ایجاد می کند که می تواند در یک موقعیت ضربه ای فاجعه بار باشد.

از سوی دیگر، اگر ساختار مولکولی شل باشد، فلز انعطاف پذیرتری دارید که می تواند خم شود. اما پس از آن قدرت را از دست می دهید.

این مورد در اکثر سناریوهای پرینت سه بعدی فلزی امروزی است، جایی که اشیاء فلزی تولید شده “تک فاز” هستند. به عبارت دیگر، ساختار مولکولی در سرتاسر جسم کم و بیش یکنواخت است. شما یا انعطاف پذیر می شوید یا قوی، اما نه هر دو.

محققان روشی مبتکرانه را برای غلبه بر این معضل با استفاده از رویکرد دو فازی شناسایی کردند.

اساساً آنها توانستند فلزی بسازند که ساختار مولکولی مانند لازانیا دارد: لایه های متناوب با ویژگی های مختلف. یک نوع استحکام را فراهم می کند، در حالی که نوع دیگر شکل پذیری را فراهم می کند.

این ممکن است ساده به نظر برسد، اما چگونه می‌توان یک ساختار متناوب مانند آن ایجاد کرد؟

به نظر می رسد آنها از یک “آلیاژ یوتکتیک با آنتروپی بالا” استفاده کرده اند.

بیایید قبل از اینکه جلوتر برویم کمی به اینجا برسیم. “یوتتیک” نوعی آلیاژ است که دمای ذوب آن کمتر از فلزات جزئی است. یک فلز «آنتروپی بالا» فلزی است که ترکیبی از فلزات در غلظت‌های زیاد است، به‌جای کمیت‌های کمی که در آلیاژهای رایج‌تر وجود دارد.

دکتر کلوین زی از دانشگاه A&M تگزاس نحوه عملکرد این روش را توضیح می دهد:

آلیاژ یوتکتیک شبیه لازانیا است. ابتدا یک ورق پاستا دارید، سپس سس، گوشت و پنیر. این لایه ها تکرار می شوند. در مواد، فاز مکعبی صورت‌مرکز و فاز مکعبی بدن‌مرکز مانند ورقه‌های ماکارونی و مواد پرکننده هستند.

بدیهی است که این آلیاژ در ساختار مولکولی مورد نیاز خود سازماندهی می شود. این به این دلیل رخ می دهد که فرآیند گرمایش و سرمایش سریع مورد استفاده در چاپ سه بعدی LPBF، لایه “پاستا” را در فلز ایجاد می کند.

ظاهرا این اولین باری است که اشیاء فلزی دوفاز به صورت سه بعدی پرینت می شوند.

این یک نتیجه تحقیقاتی مهم است که بدون شک تجاری خواهد شد. از آنجایی که به نظر می‌رسد این فناوری به مواد وابسته است، احتمالاً به عنوان یک گزینه ماده ظاهر می‌شود که می‌تواند بر روی انواع پرینترهای سه بعدی فلزی LPBF موجود و آینده مستقر شود.

از طریق بازدید کننده



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی