Metalurgija visada turėjo gana keblų Achilo kulną: jei norite, kad medžiaga būtų labai kieta, turite susitaikyti su tuo, kad ji bus trapi. Tai amžina grūdinto plieno dilema, kuris gali atlaikyti neįtikėtiną svorį, bet, susidūręs su staigiu, netikėtu smūgiu, subyra į šipulius kaip stiklas. Tačiau Džordžijos technikos universiteto mokslininkų komanda nusprendė, kad jau gana, ir pataikė tiesiai į dešimtuką, panaudodama 3D spausdinimą su galingais lazeriais, kad sukurtų tai, kas iki šiol atrodė neįmanoma.
Procesas apima aliuminio, kobalto, chromo, geležies ir nikelio sumaišymą lygiomis dalimis. Naudojant adityvinės gamybos techniką, jiems pavyko šiuos elementus taip greitai išlydyti ir atvėsinti, kad atomai nespėjo sustingti. Rezultatas – junginys, kuris yra ne tik tris kartus stipresnis už medžiagas, kurias paprastai naudojame tradiciniam kalimui, bet ir pasižymi reikiamu lankstumu, kad sugertų smūgius, o detalė nesulūžtų pusiau vos pamačius gedimą.
Vidinė konstrukcija, kuri sugeria smūgius
Šio proveržio paslaptis slypi ne tik ingredientų sąraše, bet ir tai, kaip jie surenkami spausdintuve. Užuot naudojusios tradicines formas, kuriose metalai lėtai vėsta ir sukuria vidinius įtempius, naudojama metalo miltelių sluoksnio sistema . Lazeris praeina virš jo, beveik akimirksniu, sluoksnis po sluoksnio, ištirpdo ir užšaldo miltelius. Taip sukuriamas savotiškas vidinis tinklas, mikrostruktūra, kuri, žiūrint pro mikroskopą, primena atominio lygio buferį, neleidžiantį plisti įtrūkimams.
Dėl šio atomų išsidėstymo medžiaga pasiekė 1,3 gigapaskalio tempiamąjį stiprį . Šio metodo privalumas yra tas, kad kai metalas veikiamas didžiulio slėgio, atomai ne akimirksniu subyra, o persitvarko, kad atlaikytų įtempimą. Tai visiškai pakeičia pramonės taisykles, nes leidžia gaminti komponentus, kurie deformuojasi prieš visiškai sulūždami, todėl yra labai didelė paklaidos riba, padedanti išvengti rimtų nelaimingų atsitikimų bet kuriame objekte.
Ypatingas saugumas varikliuose ir turbinose
Jei atsižvelgsime į tai, kur šių medžiagų labiausiai reikia, aviacijos ir energetikos sektoriai yra ryškiausi. Orlaivio variklio ar elektros turbinos viduje komponentai veikia nuolatinės apkrovos ir esant ekstremalioms temperatūroms. Šis atradimas, jau paskelbtas prestižiniame žurnale „Nature“, leidžia inžinieriams suprojektuoti sudėtingas geometrijas be suvirinimo , vienu ypu pašalinant tas silpnąsias vietas, kur paprastai kyla techninės problemos.
Idėja, kad nereikia ieškoti naujų ir retų metalų gamtoje, o tiesiog pertvarkyti jau žinomus sumaniau, atveria daugybę galimybių. Galimybė tiesiogiai atspausdinti galutinę dalį leidžia sutaupyti medžiagų, todėl mašinos tampa daug lengvesnės ir efektyvesnės. Galiausiai, lazerinės technologijos panaudojimas padeda įveikti istorinius inžinerinius apribojimus , kurie stabdė svarbiausių komponentų ilgaamžiškumą.
Esame liudininkai technologinio šuolio, kuris paverčia adityviąją gamybą pagrindine didelio masto pramonės saugos priemone. Sujungus šiuos penkis metalus tokiu tikslumu, buvo sukurtas lydinys, kuris pasižymi ypatingu kietumu ir pavydėtinu deformacijos gebėjimu – tai, kas anksčiau buvo laikoma moksline fantastika. Ši lazeriu pagrįsta technika suteikia galimybę sukurti daug patikimesnę ateitį sunkiosios infrastruktūros statybai, parodydama, kad tvirtumo raktas slypi ne tik grubioje jėgoje, bet ir detalių išdėstyme mikroskopiniu lygmeniu.