1. 3 boyutlu baskıda metal mukavemeti ile ilgili mevcut durum
Metal tozu katman katman eritilip sertleştirilerek 3D baskı sırasında istenilen şekil elde ediliyor. Bununla birlikte, baskı işlemi sırasındaki karmaşık sıcaklık değişimi, hızlı soğutma ve katman katman istifleme özellikleri, metallerin iç mikro yapısının geleneksel döküm veya dövme teknikleriyle elde edilenlerden farklı olmasına neden olur. 3D baskılı metal performansını ve gücünü etkileyen tanecik şekli, faz dağılımı ve mikroskobik kusurlar bu değişiklikleri özellikle yansıtır.
Metal malzemelerin sağlamlığı ve sünekliği uzun süredir değiş tokuş ediliyor; yüksek mukavemet genellikle düşük süneklikten kaynaklanır ve bunun tersi de geçerlidir. Ancak 3D baskı alanında bu ödünleşim giderek daha karmaşık hale geldi. 3D baskı, karmaşık geometrik şekillere ve mikro yapılara sahip metal parçalar üreterek tasarımı optimize etmek için sayısız fırsat sunarken, baskı işlemi sırasında ortaya çıkan farklı mikro kusurlar ve tane homojensizliği nedeniyle gücü ve performansının geleneksel işlemler seviyesine ulaşması bazen zordur.
2.3D baskılı metal mukavemetini artırma teknikleri
Araştırmacılar, 3D baskılı metallerin gücünü artırmak için çeşitli yaklaşımlar izlediler.
Alaşım tasarımını optimize etmek: Mikro yapı ve metalin özellikleri, alaşım bileşimi değiştirilerek büyük ölçüde değiştirilebilir. Örneğin titanyum alaşımları için molibden (Mo) kullanılması, faz stabilitesinin ve mukavemet ve sünekliğin tekdüzeliğinin arttırılmasına yardımcı olabilir. Çift fonksiyonlu alaşım tasarımı kullanılarak, Danimarka Teknik Üniversitesi, Chongqing Üniversitesi ve Queensland Üniversitesi'nden oluşan birleşik bir ekip tarafından süper homojenliğe, yüksek mukavemete ve sünekliğe sahip bir 3D baskılı titanyum alaşımı elde edildi. Sünekliği %26'dır; Akma dayanımı 926MPa'dır.
Kontrol yöntemi: süreç Metallerin mikro yapısı ve nitelikleri, lazer gücü, tarama hızı, katman kalınlığı vb. dahil olmak üzere baskı işlemi sırasında belirlenen parametrelerden büyük ölçüde etkilenir. Mikro kusurlar en aza indirilebilir ve bu faktörlerin optimize edilmesiyle metalin gücü ve kalitesi geliştirilebilir.
Tanelerin mikro yapısının değiştirilmesi ve ince tane sınırının güçlendirilmesi Metallerin mukavemeti ve sertliği, tane şekli ve biçiminin iyileştirilmesiyle artırılabilir. Örneğin, yüksek yoğunluklu ultrasonik dalgaların kullanılması, işleme ayarlarının ayarlanması veya heteroyapıların eklenmesi, eş eksenli kristallerin gelişmesine yardımcı olabilir, böylece sütunlu tanelerin gelişimini azaltabilir ve dolayısıyla 3D baskılı metallerin güçlendirilmesini ve sünekliğini azaltabilir.
İşleme Sonrası: Baskıdan sonra uygulanan ısıl işlem, metallerin mikro yapısının ve kalitesinin çok daha iyi olmasına yardımcı olabilir. Bununla birlikte, ısıl işlemin yeni mikro kusurlar getirebilmesi veya orijinal mikro yapıyı değiştirebilmesi nedeniyle ısıl işlem parametrelerinin dikkatli seçilmesinin önemli olduğunu belirtmek gerekir.
3. Üç boyutlu metal mukavemeti vaka çalışması yerine
Titanyum alaşımlarının yüksek mukavemeti ve sünekliği: Daha önce Queensland Üniversitesi de dahil olmak üzere Avustralya üniversitelerinden oluşan birleşik bir ekip tarafından belirtildiği gibi, molibden elementlerinin eklenmesi son derece homojen, yüksek mukavemetli ve sünek 3D baskılı titanyum alaşımları üretti. Mükemmel mekanik niteliklerinin yanı sıra, bu titanyum alaşımı iyi bir iş sertleştirme kapasitesine sahiptir ve bu da havacılık ve uzay da dahil olmak üzere lüks sektörlerdeki kullanımların kapılarını açar.
Çin Bilimler Akademisi Metaller Enstitüsü ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley, ABD'nin işbirliği ekibi, icat ederek neredeyse gözeneksiz, Net-AM Ti-6Al-4V alaşımına yakın bir ürün geliştirdi. Yüksek yorulma direncine sahip yeni bir NAMP kusur ve doku adım adım düzenleme süreci. Kaydedilen tüm malzeme yorulma verileri arasında, bu alaşımın çekme gerilme yorulma mukavemeti, en büyük spesifik yorulma mukavemeti olan 978MPa kadar yüksektir. Bu başarı, yorulmaya dayanıklı üretimde 3D baskı teknolojisinin özel faydalarını gösteriyor ve insanların 3D baskı malzemelerinin düşük performansına ilişkin doğal bilgisini değiştiriyor.
Purdue Üniversitesi araştırma ekibi, 3D baskıya uygun, ekstra yüksek mukavemetli bir alüminyum alaşımı yarattı. Nano ölçekli, çok katmanlı, katmanlı deforme olabilen intermetalik bileşikler oluşturmak için kobalt, demir, nikel ve titanyum gibi geçiş metallerini alüminyuma entegre ederek, büyük mukavemet ve iyi plastik deformasyon yeteneğini birleştiren yeni bir tür alüminyum alaşımı yarattılar. Bu alüminyum alaşımının mukavemeti 900MPa'yı aşıyor, bu da yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarının çeşitli sektörlerde kullanılması için büyük fırsatlar yaratıyor.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-inconel-625-turbine-blades.html