1. Den nuværende situation med hensyn til metalstyrke i 3D-print
Metalpulver smeltes lag for lag og hærdes for at skabe den ønskede form under 3D-print. Ikke desto mindre bevirker den komplicerede temperaturgradient, hurtige afkøling og lag for lag stablingsegenskaber under trykningsprocessen, at den indre mikrostruktur af metaller varierer fra dem, der opnås ved konventionelle støbe- eller smedningsteknikker. Kornform, fasefordeling og mikroskopiske fejl - som påvirker 3D-printet metalydeevne og styrke afspejler disse variationer især.
Metalmaterialers styrke og duktilitet er længe blevet afveget; høj styrke skyldes normalt lav duktilitet og omvendt. Men inden for 3D-printning er denne afvejning blevet stadig mere kompliceret. Mens 3D-print giver utallige muligheder for at optimere design ved at producere metaldele med indviklede geometriske former og mikrostrukturer, er dets styrke og ydeevne nogle gange vanskeligt at nå niveauet for konventionelle processer på grund af forskellige mikrodefekter og korninhomogenitet, der introduceres under printprocessen.
2. Teknikker til at øge 3D-printet metalstyrke
Forskere har fulgt flere tilgange til at øge styrken af 3D-printede metaller.
optimering af legeringsdesign: Mikrostrukturen og metallets egenskaber kan ændres meget ved at variere legeringssammensætningen. For titanlegeringer, for eksempel, kan anvendelse af molybdæn (Mo), bidrage til at øge fasestabiliteten og ensartetheden af styrke og duktilitet. Ved brug af et dobbeltfunktionslegeringsdesign er en 3D-printet titanlegering med super homogenitet, høj styrke og duktilitet blevet opnået af et kombineret team bestående af Danmarks Tekniske Universitet, Chongqing University og University of Queensland. Dens duktilitet er 26%; dens flydespænding er 926 MPa.
Kontrolmetode: proces Metallernes mikrostruktur og kvaliteter er stærkt påvirket af parametre etableret under printprocessen, herunder lasereffekt, scanningshastighed, lagtykkelse osv. Mikrofejl kan minimeres og metallets styrke og kvaliteter forbedres ved at optimere disse faktorer.
Ændring af korns mikrostruktur og styrkelse af finkornsgrænsen Metallernes styrke og hårdhed kan øges ved at forbedre kornformen og -formen. Brug af ultralydsbølger med høj intensitet, justering af behandlingsindstillinger eller tilføjelse af heterostrukturer kan f.eks. hjælpe med at udvikle ensaksede krystaller, hvilket sænker udviklingen af søjleformede korn og dermed styrkelse og duktilitet af 3D-printede metaller.
efter forarbejdning: Efter udskrivning kan varmebehandling hjælpe metallers mikrostruktur og kvaliteter til at blive meget bedre. Ikke desto mindre skal det nævnes, at omhyggeligt valg af varmebehandlingsparametre er afgørende, da varmebehandling kan medføre nye mikrofejl eller ændre den oprindelige mikrostruktur.
3. i stedet for tredimensionel metalstyrke case study
Høj styrke og duktilitet af titanlegeringer: Tilføjelse af molybdænelementer har produceret ekstremt homogene, højstyrke og duktile 3D-printede titanlegeringer som tidligere nævnt af et kombineret team fra australske universiteter, herunder University of Queensland. Bortset fra sine store mekaniske kvaliteter har denne titanlegering en god hærdningsevne, som åbner døre til brug i eksklusive sektorer, herunder rumfart.
Samarbejdsteamet fra Institute of Metals fra det kinesiske videnskabsakademi og University of California, Berkeley, USA, har udviklet en næsten porefri nær Net-AM Ti-6Al-4V-legering ved at opfinde en ny NAMP-proces med defekt og væv trin-for-trin regulering, med høj træthedsmodstand. Blandt alle de registrerede materialetræthedsdata er denne legerings træktrækstyrke så høj som 978 MPa, den største specifikke træthedsstyrke. Denne succes viser de særlige fordele ved 3D-printteknologi i træthedsbestandig fremstilling og ændrer folks naturlige viden om den lave ydeevne af 3D-printmaterialer.
Et forskningshold fra Purdue University har skabt en ekstra højstyrke aluminiumslegering, der passer til 3D-print. Ved at integrere overgangsmetaller som kobolt, jern, nikkel og titanium i aluminium for at generere nanoskala, flerlags, lagdelte deformerbare intermetalliske forbindelser, skabte de en ny type aluminiumslegering, der kombinerer stor styrke og god plastisk deformationsevne. Denne aluminiumslegerings styrke overgår 900MPa, hvilket skaber store muligheder for brug af højstyrke aluminiumslegeringer i flere sektorer.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-inconel-625-turbine-blades.html