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

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

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.

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.

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.

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

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.

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.

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

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

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.

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.

از طریق بازدید کننده

منبع

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

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

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.

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.