دانشمندان برای دستیابی به این پیشرفت، به منبع فوتون پیشرفته (APS)، یک مرکز کاربری دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) در آزمایشگاه ملی آرگون DOE مراجعه کردند. با استفاده از تکنیکی به نام پراش اشعه ایکس، دانشمندان آرگون، موسسه ملی استاندارد و فناوری وزارت بازرگانی ایالات متحده (NIST) و دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، توانستند تغییرات فاز ظریف و سریع مواد را بررسی کنند. فولاد در حال چاپ بود. این به آنها اجازه داد تا بر شکل گیری ساختار آن نظارت و هدایت کنند و عملکرد آن را تعیین کنند.
این تحقیق به تولیدکنندگان کمک می کند تا از چاپ سه بعدی برای کاهش هزینه ها و افزایش انعطاف پذیری در مقایسه با روش های ریخته گری سنتی استفاده کنند. همچنین زمینه را برای چاپ سه بعدی سایر آلیاژهای با کارایی بالا، مانند آلیاژ تیتانیوم و سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل فراهم می کند.
لیانی چن، دانشیار مهندسی مکانیک می گوید: «وقتی یک ماده در طی پرینت سه بعدی به روشی که فولاد 17-4 PH سرد می شود، بسیار سریع سرد می شود، تولیدکنندگان قبلاً برای درک آن به خوبی تلاش می کردند و نمی توانستند پیش بینی کنند که چه چیزی به دست می آورند. بخش در دانشگاه ویسکانسین مدیسون، که بخشی از تیم تحقیقاتی بود. ”APS نقش مهمی ایفا کرد و به ما اجازه داد رفتار تغییر شکل مواد را حتی در این شرایط خنک کننده سریع ببینیم. اکنون می‌توانیم نظارت بی‌درنگ انجام دهیم تا تغییر ساختار را ببینیم.»
بررسی تغییرات فاز سریع مواد در حین چاپ فولاد، در منبع فوتون پیشرفته (APS)، در آزمایشگاه ملی آرگون.
ادامه این داستان را در VoxelMatters
با استفاده از پرتوهای پرانرژی اشعه ایکس که APS تولید می‌کند، این تیم اکنون می‌تواند در واقع به داخل فلز نگاه کند که در حال ساخت است تا توالی‌های تشکیل فاز را مشاهده کند. اندرو چیپین چوانگ، فیزیکدان در بخش علوم اشعه ایکس در آرگون، گفت: اینها تأثیر قابل توجهی بر خواص نهایی فولادها دارند.
در طول فرآیند پرینت سه بعدی فلزی، دماها به سرعت تغییر می‌کنند و مشاهده ساختار کریستالی اتم‌های درون ماده را دشوار می‌کنند. هنگام چاپ سه بعدی فولاد 17-4 PH، ساختار کریستالی باید ترکیب دقیقی داشته باشد. PH مخفف سخت شدن بارش است، یک روش عملیات حرارتی که برای قوی‌تر کردن مواد چکش‌خوار استفاده می‌شود، و اعداد به ترکیب آلیاژ اشاره دارند: 17% کروم و 4% نیکل. ساختار فولاد 17-4 PH شامل نانوذراتی است که به استحکام امضای ماده کمک می کند.