Nu bliver det muligt at 3D-printe alle legeringer og metaller
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nu bliver det muligt at 3D-printe alle legeringer og metaller

Pulver med nanopartikler fødes til en 3D-printer, der placerer pulveret i lag, som laser-svejses sammen til et tredimensionelt objekt. Foto: B. Ferguson, HRL Laboratories

3D-printning er en teknik, som finder anvendelse inden for mange brancher. Et afgørende problem er dog, at det kun er et meget begrænset antal legeringer, det er muligt at anvende i dagens 3D-printere.

Den nød har forskere og ingeniører fra HRL Laboratories i Californien et bud på at knække.

I en artikel i Nature beskriver de en ny form for 3D-printning, der gør det muligt eksempelvis at fremstille komponenter i aluminiumlegeringer med høj styrke som Al7075 og Al6061, der bl.a. anvendes i flyindustrien.

Revnedannnelse har været et problem

Det har hidtil været umuligt at 3D-printe komponenter baseret på disse materialer, da der let og næsten uundgåeligt opstår revnedannelser ved konventionel 3D-printning.

Det skyldes, at disse materialer og mange andre interessante metaller og legeringer har et stort temperaturområde, hvor flydende og faste faser af materialet kan sameksistere.

Når sådanne materialer afkøles ved 3D-printning, kan flydende materiale samles i kanaler mellem de faste elementer. Under yderligere afkøling opstår der hulrum i denne form for flydende film. Disse hulrum kan udbrede sig gennem materialet og give anledning til revnedannelser, der nedsætter styrken.

John Martin og hans kolleger fra HRL Laboratories omgår dette problem ved at blande hydrogenstabiliserede zirkonium-nanopartikler i pulveret af eksempelvis Al7075, som fødes til 3D-printeren.

Under 3D-processen, hvor en komponent opbygges lag på lag, i og med at lagene svejses sammen under opvarmning af en laser, dannes herved Al3Zr, der fungerer som nukleering agent under afkølingen.

Det resulterer i en mere jævn og ensartet dannelse af den faste fase med kornstørrelser, der både er mere ens i størrelse og er nogenlunde lige lange, brede og høje.

Yderligere undersøgelser er påkrævet

Ian Todd fra University of Sheffield i England, der har været en af de eksterne bedømmere, som har anbefalet, at artiklen udgives af Nature, skriver i en kommentar, at metoden løser mange af de nuværende problemer knyttet til 3D-printning, og at den på mange måder virker lovende.

Han bemærker dog, at der udestår en del undersøgelser, før metoden er køreklar til eksempelvis aerospace-industrien.

Det er ikke nok, at forskerne har vist, at legeringen opnår samme styrke med den nye fremstillingsteknik. De mangler stadig at vise, at metaltræthed - den svækkelse af materialet, der sker under gentagen belastning - ikke er et problem.

Tiden, det tager at fremstille en komponent ved 3D-printning, skal også nedbringes - både for den nye metode og konventionelle 3D-metoder. Ian Todd bemærker, at der er sket store fremskridt i 3D-printning med polymerer, men at det er en meget større teknisk udfordring at opnå samme forbedringer for metaller.

»Men John Martin og co. har taget et afgørende skridt på vejen mod, at man kan 3D-printe ethvert metal,« skriver Todd afslutningsvis.

Til venstre ses et traditionelt 3D-print af aluminiumlegeringen Al7075, til højre ses 3D-print med den nye metode. Ved den traditionelle metode opstår lange revner og søjleagtige korn. Ved at tilføre nanopartikler til pulver af Al7075 får man mere ensartede korn i det færdige materiale og undgår revnedannelse. Den hvide streg angiver en længde på 20 mikrometer. Foto: Nature

HRL Laboratories har produceret denne video om det nye forskningsresultat. Den kan virke lidt reklameagtig, men der er nogle gode optagelser af processen i den sidste halvdel.

Bliver interessant, hvad der sker med aluminium, som er blandet op med Zirconium.
Zirconium er nok ikke et billigt grundstof. :)

  • 1
  • 0