Новый метод 3D-печати позволит создавать прочные биметаллические конструкции
Инженеры из Вашингтонского государственного университета, вдохновившись структурной сложностью строения деревьев и костей, разработали способ 3D-печати двух видов стали в одном цилиндрическом сечении с помощью двух сварочных установок. Полученный биметаллический материал оказался на 33-42% прочнее, чем любой из металлов в отдельности, благодаря, в том числе, внутреннему давлению между металлами при охлаждении.
В демонстрационном эксперименте две сварочных головки работали последовательно, печатая одна за другой на цилиндрическом сечении два металла: внешнюю оболочку из недорогой углеродистой стали и внутреннее ядро из коррозионностойкой нержавеющей стали. Из-за разной скорости охлаждения металлов возникало внутреннее давление - "объятие" металлов, в результате чего полученный композит оказался на 33-42% прочнее, чем любой из металлов в отдельности.
Метод позволяет создавать не только биметаллические композиты, но и композиты из трех и более материалов, для этого используются дополнительные сварочные установки. Таким образом ученые создали композит из нержавеющей стали, углеродистой стали, алюминия и меди. При этом они могли контролировать толщину каждого слоя материала и его расположение в композите.
Способность усиливать 3D-печатные металлические детали слой за слоем может вскоре позволить автомастерским создавать изготовленные на заказ прочные стальные детали, например, биметаллические оси с высоким крутящим моментом или экономичные тормозные диски. Композитные материалы с использованием разных видов металлов также могут улучшать детали машин, механизмов и оборудования.
Исследователи видят потенциал использования разработки в сфере медицинских производственных процессов, которые заняты печатью протезов с титановой оболочкой и внутренним материалом из магнитной стали с восстановительными свойствами. Также в космосе могут появиться конструкции с материалом, который будет одновременно устойчив к высоким температурам снаружи и обладающим охлаждающими свойствами внутри, чтобы поддерживать постоянную температуру. Потенциальным способом использования может стать 3D-печать спутниковых антенн из композита алюминия, обеспечивающего прочность, и меди, гасящей колебания.
Демонстрация метода и результаты
В демонстрационном эксперименте две сварочных головки работали последовательно, печатая одна за другой на цилиндрическом сечении два металла: внешнюю оболочку из недорогой углеродистой стали и внутреннее ядро из коррозионностойкой нержавеющей стали. Из-за разной скорости охлаждения металлов возникало внутреннее давление - "объятие" металлов, в результате чего полученный композит оказался на 33-42% прочнее, чем любой из металлов в отдельности.
Метод позволяет создавать не только биметаллические композиты, но и композиты из трех и более материалов, для этого используются дополнительные сварочные установки. Таким образом ученые создали композит из нержавеющей стали, углеродистой стали, алюминия и меди. При этом они могли контролировать толщину каждого слоя материала и его расположение в композите.
Способность усиливать 3D-печатные металлические детали слой за слоем может вскоре позволить автомастерским создавать изготовленные на заказ прочные стальные детали, например, биметаллические оси с высоким крутящим моментом или экономичные тормозные диски. Композитные материалы с использованием разных видов металлов также могут улучшать детали машин, механизмов и оборудования.
Перспективы в медицине и космических конструкциях
Исследователи видят потенциал использования разработки в сфере медицинских производственных процессов, которые заняты печатью протезов с титановой оболочкой и внутренним материалом из магнитной стали с восстановительными свойствами. Также в космосе могут появиться конструкции с материалом, который будет одновременно устойчив к высоким температурам снаружи и обладающим охлаждающими свойствами внутри, чтобы поддерживать постоянную температуру. Потенциальным способом использования может стать 3D-печать спутниковых антенн из композита алюминия, обеспечивающего прочность, и меди, гасящей колебания.
- Алексей Павлов
- Университет штата Вашингтон.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....