Forskere analyserer, hvordan 3-D-printede metaller bryder

3-D-printede metaller er blevet brugt siden 1980'erne til at producere en bred vifte af dele til forskellige industrier. Disse materialer har ofte små porer indeni dem (omkring snesevis af mikrometer i størrelse), som kan blive større, når en belastning påføres dem, på grund af deres fremstillingsproces. Forskerholdet har analyseret, hvad der sker med disse "mikrohulrum", når de påfører dem en belastning for at forstå, hvordan disse duktile metaller (i stand til at absorbere energi) bryder.

"For eksempel, de fleste af de strukturelle elementer i biler er lavet af duktilt metal, så de er i stand til at optage energi i tilfælde af en kollision. Det betyder, at sikkerheden øges, hvis der sker et trafikuheld. Så, at forstå og forudsige, hvordan duktilt metalbrud er lig med optimering af design af energiabsorberende strukturer ved påvirkninger i kritiske industrisektorer, " siger en af ​​undersøgelsens forfattere, Guadalupe Vadillo fra forskerholdet for ikke-lineær solidmekanik i UC3M's afdeling for kontinuummekanik og strukturel analyse.

Hendes undersøgelse blev for nylig offentliggjort i International Journal of Plasticity og har identificeret to mekanismer, der forårsager svigt af materialet. For det første, udseendet og væksten af ​​mikroporer, som får materialet til at blødgøre, indtil det går i stykker, og for det andet sammensmeltning, som opstår, når flere mikroporer i materialet går sammen og interagerer med hinanden, fremskynde bruddet.

"Under dette arbejde, vi har identificeret, hvordan mikrohulrummene eller de iboende mikroporer i materialet vokser, krympe og interagere med hinanden ved at accelerere eller forsinke brud på dette materiale, afhængigt af materialets viskositet (hvor hurtigt det deformeres, når en belastning påføres), den hastighed, hvormed belastningen påføres materialet og læssevejen (retning og andre faktorer), " siger Guadalupe Vadillo.

Fremskridt på dette område forbedrer vores forståelse af, hvordan 3-D-printede duktile metaller opfører sig og vil hjælpe os med at designe og fremstille mere robuste dele og komponenter i en række forskellige industrier. Disse materialer kan bruges i processer, hvor energiabsorption er vigtig, såsom i fremstillingen af ​​nye flykroppe i rumfartsindustrien, forskellige bildele i bilindustrien eller til udvikling af implantater i den biomedicinske industri.