Ultralyd kan lave stærkere 3D-trykte legeringer

Forskere har brugt lydvibrationer til at ryste metallegeringskorn til strammere dannelse under 3D-udskrivning.

En undersøgelse, der netop er offentliggjort i Naturkommunikation viser højfrekvente lydbølger kan have en betydelig indvirkning på den indre mikrostruktur af 3D-trykte legeringer, gør dem mere konsekvente og stærkere end dem, der er trykt konventionelt.

Hovedforfatter og ph.d. kandidat fra RMIT University's School of Engineering, Carmelo Todaro, sagde, at de lovende resultater kunne inspirere til nye former for additiv fremstilling.

"Hvis du ser på den mikroskopiske struktur af 3D-trykte legeringer, de består ofte af store og aflange krystaller, "Forklarede Todaro.

"Dette kan gøre dem mindre acceptable til tekniske applikationer på grund af deres lavere mekaniske ydeevne og øgede tendens til revner under udskrivning."

"Men den mikroskopiske struktur af de legeringer, vi anvendte ultralyd på under udskrivning, så markant anderledes ud:legeringskrystallerne var meget fine og fuldstændigt ækvivalente, hvilket betyder, at de havde dannet sig lige i alle retninger gennem hele den trykte metaldel. "

Test viste, at disse dele havde en forbedring på 12% i trækstyrke og flydespænding sammenlignet med dem, der blev fremstillet ved konventionel additiv fremstilling.

Teamet demonstrerede deres ultralydstilgang ved hjælp af to store kommercielle legeringer:en titaniumlegering, der almindeligvis bruges til flydele og biomekaniske implantater, kendt som Ti-6Al-4V, og en nikkelbaseret superlegering, der ofte bruges i marine- og olieindustrien kaldet Inconel 625.

Ved blot at tænde og slukke ultralydsgeneratoren under udskrivning, teamet viste også, hvordan specifikke dele af et 3D-trykt objekt kan laves med forskellige mikroskopiske strukturer og sammensætninger, nyttig til det, der kaldes funktionel klassificering.

Undersøg medforfatter og projektvejleder, RMIT's fremragende professor Ma Qian, sagde, at han håbede, at deres lovende resultater ville vække interesse for specialdesignede ultralydsapparater til metal 3D-print.

"Selvom vi brugte en titaniumlegering og en nikkelbaseret superlegering, vi forventer, at metoden kan anvendes på andre kommercielle metaller, såsom rustfrit stål, aluminiumlegeringer og koboltlegeringer, "Sagde Qian.

"Vi forventer, at denne teknik kan skaleres op for at muliggøre 3D-udskrivning af de mest industrielt relevante metallegeringer til konstruktionsdele med højere ydeevne eller legeringer med strukturel gradering."

Artiklen 'Kornstrukturkontrol under metal 3D-print ved højintensitets ultralyd' er offentliggjort i Naturkommunikation .