Wykorzystanie technologii przyrostowych umożliwia wytwarzanie części o funkcjonalnych własnościach i skomplikowanej geometrii. Jednak jeśli chodzi o wyroby z metalu, standardowe kompozycje stopowe dostępne na rynku nie zawsze pozwalają w pełni wykorzystać potencjał technologiczny druku 3D.
Centrum Wytwarzania Przyrostowego australijskiego uniwersytetu RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology) prowadzi badania nad zjawiskami mikrotrukturalnymi, które zachodzą podczas procesu druku 3D, opartego na laserowym przetapianiu metalicznego proszku. Zaobserwowano, że duża szybkość stygnięcia i występowanie dużych gradientów temperatury w obrębie metalowego wydruku skutkują tendencją do powstawania kolumnowej struktury złożonej z rozrośniętych ziaren krystalicznych. Jednak w celu osiągnięcia najlepszych właściwości mechanicznych, konieczne jest zapewnienie formacji drobnych, równoosiowych ziaren.
W celu wytypowania optymalnej kompozycji stopowej, sprzyjającej zachodzeniu transformacji struktury kolumnowej w równoosiową, wyznaczono trzy główne wskaźniki do oceny mechanizmu krzepnięcia:
- zakres temperatury nierównowagowego krzepnięcia,
- parametr przechłodzenia strukturalnego,
- wskaźnik hamowania wzrostu kryształów.
Opracowane narzędzia analityczne pozwoliły na znaczne przyspieszenie i uproszczenie procedury badawczej, w wyniku której wytypowano kompozycję stopu tytanu, przeznaczoną do wytwarzania przyrostowego. Otrzymany w ten sposób stop nie tylko pozwala uzyskać równomierną strukturę krystaliczną, lecz także jest 29% tańszy od dotychczasowych materiałów. Ze względu na możliwość komercjalizacji stopu, jego kompozycja na razie pozostaje tajemnicą.
rmit.edu.au
Brooke R. et al.: Compositional criteria to predict columnar to equiaxed transitions in metal additive manufacturing. Nat Commun 16, 5710 (2025)
