研究人員在3D打印中利用聲音振動(dòng)將金屬合金顆粒搖成更緊密的形狀。
最近發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)期刊上的一項(xiàng)研究表明，高頻聲波可以對(duì)3D打印合金的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響，使其比傳統(tǒng)打印的合金更加一致和堅(jiān)固。
該研究的主要作者、RMIT大學(xué)工程學(xué)院的博士生Carmelo Todaro說，這一有前景的研究結(jié)果可能會(huì)激發(fā)增材制造的新形式。
Todaro解釋說:“如果你觀察3D打印合金的微觀結(jié)構(gòu)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們通常是由大型細(xì)長(zhǎng)晶體構(gòu)成的。”
“由于其機(jī)械性能較低，而且在印刷過程中更容易出現(xiàn)裂紋，這使得它們更難以被工程應(yīng)用所接受。”
“但我們?cè)诖蛴∵^程中使用超聲波所得到的合金的微觀結(jié)構(gòu)看起來明顯不同:合金晶體非常精細(xì)，完全是等軸的，這意味著它們?cè)谡麄€(gè)打印金屬部件的各個(gè)方向上都是均等地形成的?！?/span>
測(cè)試表明，與傳統(tǒng)的增材制造相比，這些部件的抗拉強(qiáng)度和屈服應(yīng)力提高了12%。
研究小組用兩種主要的商用合金演示了他們的超聲波方法:一種是通常用于飛機(jī)部件和生物力學(xué)植入物的鈦合金Ti-6Al-4V，另一種是通常用于海洋和石油工業(yè)的鎳基高溫合金Inconel 625。
通過簡(jiǎn)單地在打印過程中打開和關(guān)閉超聲波發(fā)生器，該團(tuán)隊(duì)還展示了如何用不同的微觀結(jié)構(gòu)和成分來制作3D打印物體的特定部分，這有助于所謂的功能分級(jí)。
該研究的合著者和項(xiàng)目主管、RMIT的著名教授Ma Qian說，他希望他們有希望的結(jié)果會(huì)激發(fā)人們對(duì)專門設(shè)計(jì)的用于金屬3D打印的超聲波設(shè)備的興趣。
Qian說:“雖然我們使用的是鈦合金和鎳基高溫合金，但我們希望這種方法也適用于其他商業(yè)金屬，如不銹鋼、鋁合金和鈷合金。”
“我們預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)可以擴(kuò)大規(guī)模，使3D打印能夠制造大部分工業(yè)金屬合金，更高性能的結(jié)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)分級(jí)合金。”
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