În cadrul Universității de Stat din Pennsylvania (Penn State) a fost dezvoltată o metodă revoluționară de imprimare 3D care permite crearea de obiecte din două metale simultan, eliminând necesitatea proceselor tradiționale de sudură.
De la imposibil la realitate: o tehnologie fără precedent
Cercetătorii de la Penn State au reușit să imprime un giroid – o structură tridimensională complexă – folosind oțel inoxidabil cu conținut scăzut de carbon și bronz. Detaliile experimentului au fost publicate în revista npj Advanced Manufacturing, prezentând rezultatele acestui proces inovator.
„Prin procesul de depunere selectivă a pulberilor, putem topi simultan mai multe pulberi metalice într-un singur strat în timpul fabricației aditive – și suntem prima universitate din SUA care a reușit acest lucru”, a declarat cu mândrie Jacklin Griffis, doctorandă la Departamentul de Inginerie Mecanică din cadrul Penn State. „Particulele de pulbere au dimensiuni de zeci de microni – aproape ca făina. Putem depune pulberea cu precizie micronică și apoi o topim cu laserul.”
Potrivit lui Griffis, imprimarea unei piese cu înălțimea de un centimetru a durat câteva ore, deoarece aceasta este formată din mii de straturi de pulbere metalică. Această metodă minuțioasă asigură precizia și calitatea produsului final, reprezentând un salt uriaș în domeniul fabricației aditive.
Monitorizare în timp real și calitate superioară
Profesorul asociat Guha Manogaran de la Departamentul de Inginerie Mecanică a adăugat: „Acum dispunem de tehnologia necesară pentru imprimarea pieselor metalice multicomponente, precum și de o metodă de monitorizare în timp real a zonei de topire pentru identificarea și eliminarea posibilelor defecte.”
Cercetătorii au studiat amănunțit cum poziționarea piesei în timpul imprimării influențează calitatea finală a produsului. „Am corelat orientarea imprimării cu o serie de caracteristici structurale, inclusiv defecte (fisuri, porozitate), microstructura la interfață și distribuția elementelor între materiale”, a explicat Griffis. „Apoi am corelat aceste defecte cu performanțele funcționale ale piesei.”
De ce un giroid?
Giroidul (o structură tridimensională periodică) a fost ales pentru acest experiment deoarece fabricarea sa din mai multe metale este practic imposibilă prin orice altă metodă. Această formă complexă are aplicații importante în schimbătoarele de căldură eficiente și implanturi biomedicale, ceea ce face tehnologia și mai valoroasă pentru industrii specializate.
Forma geometrică deosebită a giroidului oferă o suprafață mare într-un volum relativ mic, ceea ce îl face ideal pentru transferul de căldură sau pentru integrarea în țesuturi biologice. Capacitatea de a-l fabrica din două metale diferite deschide noi posibilități pentru ingineri și proiectanți, permițând crearea de structuri cu proprietăți fizice și chimice hibride.
Viitorul cercetării: dincolo de oțel și bronz
În continuarea cercetărilor, echipa intenționează să studieze aprofundat cauzele apariției defectelor la interfețele dintre metale și să repete experimentele cu alte materiale, precum inconelul (un aliaj de nichel și crom) și cuprul. Aceste investigații vor extinde aplicabilitatea tehnologiei la o gamă mai largă de materiale și vor contribui la perfecționarea procesului.
Inovația echipei de la Penn State reprezintă o schimbare de paradigmă în fabricația aditivă, eliminând una dintre limitările majore ale imprimării 3D: incapacitatea de a lucra cu materiale multiple în același proces. Această tehnologie ar putea revoluționa modul în care sunt produse componente complexe pentru industrii precum aerospațială, medicală și energetică.
Dacă v-a plăcut acest articol despre inovațiile în domeniul imprimării 3D, vă invităm să-l distribuiți cu prietenii și colegii interesați de tehnologiile de fabricație avansate. Pentru mai multe informații despre acest subiect fascinant, urmăriți site-ul nostru!
Sursa imaginii: Unsplash
Etichete: imprimare 3D, metale multiple, giroid, Penn State, fabricație aditivă, inovație tehnologică
