ابداع روش جدید برای تاب آوری قطعات فلزی ساخته شده با پرینت سه بعدی

در حالی که فناوری پرینت سه بعدی امکان تولید موثر قطعات فلزی پیچیده را فراهم می کند، چنین اقلامی اغلب در اثر فشار و حرارت تغییر شکل می دهند.

به گزارش تک ناک، به لطف تکنیک جدیدی که در MIT توسعه یافته است، ممکن است به زودی دیگر چنین نقصی را شاهد نباشیم.

مشکل اجزای فلزی ساخته شده با چاپ سه بعدی در پدیده ای به نام “خزش” نهفته است که در آن تنش مکانیکی مداوم و گرمای زیاد باعث تغییر شکل دائمی فلزات می شود.

خزش به ویژه زمانی رخ می دهد که فلز از دانه های ریز تشکیل شده باشد، واین فرایند در مورد فلزی که پرینت سه بعدی شده است، صدق می کند.

تیمی در MIT به سرپرستی پروفسور زاخاری کوردرو یک فرآیند عملیات حرارتی ایجاد کرده اند که دانه های فلزات را بزرگتر می کنند  در نتیجه کمتر مستعد خزش می شود. این یک تغییر در تکنیکی است که تبلور مجدد جهت دار نامیده میشود.

در آزمون های آزمایشگاهی میله‌های آلیاژ نیکل چاپ سه‌بعدی ابتدا در یک حمام آب با دمای محیط مستقیماً زیر یک سیم‌پیچ القایی قرار می‌گرفتند. سپس به آرامی مستقیماً از سیم‌پیچ با سرعت‌های مختلف کشیده می‌شدند. با انجام این کار، بخشی از هر میله در دمایی از 1200 درجه سانتیگراد تا 1245 درجه سانتیگراد گرم می‌شود، و یک گرادیان حرارتی شدید در داخل فلز، بین سیم پیچ و آب ایجاد می‌کند.

این گرادیان به نوبه خود باعث میشود که دانه های میکروسکوپی فلز به دانه های ستونی بسیار بزرگتر تبدیل شوند. همانطور که از واژه پیداست، دانه‌های جدید شکل ستون‌هایی را به خود گرفتند که با بیشترین تنش محوری درون فلز همسو بودند.

در مورد میله های مورد آزمایش، مشخص شد که اثر بهینه در دمای 1235 درجه سانتیگراد (2255 درجه فارنهایت) و سرعت کشش 2.5 میلی متر در ساعت رخ می دهد. دانشمندان در حال کار بر روی افزایش این سرعت هستند. واضح است که برای سایر فلزات، سرعت و دماهای متفاوتی حالت بهینه ایجاد میکند. در واقع، بسته به استفاده مورد نظر از قطعه پرینت سه بعدی، ساختار دانه را می توان با سرعت و دماهای مختلف تیمار کرد.

در حال حاضر برنامه‌ مستلزم آزمایش این فناوری بر روی سازه‌هایی شبیه پره‌های توربین‌های گازی یا موتورهای جت است. این سازه ها تحت تنش های مکانیکی مداوم و گرمای زیاد هستند. اگر واقعاً ثابت شود که کمتر مستعد خزش هستند، می تواند راه را برای طراحی های بهتر و کارآمدتر هموار کند.

کوردرو می‌گوید: تیغه ها و پره‌ها با هندسه‌های جدید و استحکام بالا منجر به تولید توربین‌های گازی و موتورهای جت با انرژی کارآمدتر میشود. این پیشرفت ها می تواند از منظر پایه منجر به انتشار کمتر دی اکسید کربن، فقط از طریق بهبود کارایی این دستگاه ها شود.