پرینت سه بعدی ابرآلیاژ با پایه نیکل

تیمی از محققان در مرکز تحقیقاتی سانتا باربارا و آزمایشگاه ملی و اوک ریج، آلیاژهای جدیدی با عملکرد بالا برای پرینت سه بعدی فلز توسعه داده اند. این محققان توضیح می دهند که طراحی آلیاژهایی سازگار با شرایط منحصر به فرد فرایند افزایشی ضمن ارائه خواص با کارایی بالا برای کاربردها در صنعت انرژی، هوافضا و هسته ای، همچنان یک چالش است. با این وجود این گروه مجموعه ای از آلیاژهای مبتنی بر نیکل دارای مقاومت بالا و با قابلیت پرینت سه بعدی توسعه داده اند که شامل تقریباً بخش های مساویCo  (کبالت) وNi  (نیکل) همراه باAl ،Cr ،Ta  و W می باشند. هدف این تیم تولید مواد فلزی با ارزش اقتصادی بالا برای فناوری پرینت سه بعدی و فراهم آوردن امکان ایجاد طرح های ابتکاری پیچیده هندسی با حداقل ضایعات مواد بود.

توسعه ابرآلیاژهایی با پایه نیکل برای تکنولوژی پرینت سه بعدی

طبق گزارش ها این ابرآلیاژ های پایه نیکل بر مسئله ترک خوردگی که معمولاً بر قطعات ساخته شده با فناوری های پرینت سه بعدی پودری با درجه حرارت بالا مانند LPBF و EBM تأثیر می گذارد غلبه می کنند. در این فرایند ها پودر فلز با استفاده از یک منبع انرژی مانند لیزر یا پرتو الکترون، لایه به لایه ذوب می شود و قطعه را تشکیل می دهد. بنابراین، این دسته از ابرآلیاژها دارای استحکام بیش از ۱/۱ GPa در قطعات پرینت سه بعدی شده و پس از پردازش می باشند، همچنین در دمای اتاق شکل پذیری کششی آن ها از ۱۳٪ بیشتر می باشد. دانشمندان بر این باورند که مواد آنها برای کاربردهای پرتنش از جمله اجزای ضروری موتور فضایی و اجزای هسته ای حاوی مواد شیمیایی موفقیت آمیز می باشد.

در حال حاضر بسیاری از آلیاژهای فلزی پیشرفته که در محیط های بسیار گرم و خورنده مورد استفاده قرار می گیرند، با تکنولوژی پرینتر سه بعدی سازگار نیستند. Tresa Pollock، استاد مواد در کالج مهندسی در دانشگاه سانتا باربارا و یکی از محققان این پروژه توضیح داد: “بیشتر آلیاژها با مقاومت بسیار بالا که در شرایط سخت محیطی کار می کنند، قابل پرینت نیستند زیرا ترک می خورند. با این حال، طراحی های جدید با استفاده از ساخت افزایشی می تواند عملکرد و بازده انرژی را به طرز چشمگیری در بسیاری از حوزه ها افزایش دهد. آلیاژها می توانند در حالت مایع، هنگامی که قطعه ای هنوز در حال پرینت است یا پس از خارج شدن مواد و انجام برخی اصلاحات حرارتی در حالت جامد، ترک بخورند. این امر باعث شده است که کاربران نتوانند از آلیاژهایی که در حال حاضر در کاربردهایی مانند موتور هواپیما مورد استفاده قرار می گیرند برای پرینت طرح های جدید استفاده کنند “.

توسعه ابرآلیاژهایی با پایه نیکل برای تکنولوژی پرینت سه بعدی
توسعه ابرآلیاژهایی با پایه نیکل برای تکنولوژی پرینت سه بعدی

پیشرفت در مواد، نقش مهمی در پتانسیل های تکنولوژی پرینتر سه بعدی ایفا می کند. به عنوان مثال سال گذشته یک استارت آپ دقیقاً روی این موضوع کار کرده است. این شرکت تقاضای فزاینده پودرهای فلزی را در صنایعی مانند هوا فضا، پزشکی و خودرو شناسایی کرد و یک فناوری برای ایجاد آلیاژهای سازگار با فرایند پرینت سه بعدی توسعه داد. با وجود این امر که توسعه مواد در فناوری پرینت سه بعدی نقشی کلیدی دارد، روش های دیگری برای تولید قطعات بدون نقص از جمله نظارت بر سرعت چاپ و استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای تشخیص و اصلاح نقص در زمان واقعی وجود دارند.

منبع: https://www.3dnatives.com/

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

پرینت سه بعدی ابرآلیاژ با پایه نیکل

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *