3D spausdinimas yra labai lanksti gamybos technologija, ypač gerai tinkanti retai naudojamoms detalėms ir prototipams gaminti. 3D spausdintuvai jau kurį laiką spausdina ir metalu, tačiau, priklausomai nuo naudojamo metalo, spausdintuvo ir kitų faktorių, taip pagamintiems objektams dažnai trūksta homogeniškumo ir jie nėra tokie stiprūs. Tačiau Nacionalinio mokslo ir technologijų universiteto „MISiS“ mokslininkai sugalvojo, kaip joms suteikti stiprumo.
3D spausdintuvu pagamintos aliuminio detalės su anglies mikropluoštu
© NUST MISIS
Kaip galite įsivaizduoti, 3D spausdintuvai sluoksnis po sluoksnio tiesiog išlieja metalines detales. 3D spausdintuvais pagaminti metaliniai objektai yra visiškai metaliniai – juose nėra kažkokių keistų priemaišų. Tačiau dažnai toks sluoksniavimas susilpnina metalo struktūrą. Priklausomai nuo spausdinamos detalės, tai gali būti ir visiškai menka problema (arba išvis neproblema), tačiau vis tiek būtų gerai, jei 3D spausdintuvai galėtų gaminti stipresnius metalinius daiktus.
Kaip? Šįkart rusų mokslininkai nusprendė spausdintas aliuminio detales sustiprinti anglies mikropluošto dalelėmis. Tai, beje, yra ne pašalinis pramonės produktas, sukuriamas, pavyzdžiui, apdorojant naftos produktus. Dažnai tas anglies mikropluoštas yra tiesiog atlieka – dar vienas taršos šaltinis. Tačiau jį būtų galima įmaišyti į spausdinimui paruoštus ypatingai smulkius aliuminio miltelius.
Tas anglies mikropluoštas pats savaime netaptų armatūra spausdintuose aliuminio objektuose – jų veikimas yra kiek kitoks. 3D spausdintuvai lazeriu lydo aliuminį ir lieja objektus sluoksnis po sluoksnio. Vieni sluoksniai yra didesni, kiti – mažesni. Tokie skirtumai lemia, kad aliuminis dažnai vėsta netolygiai, todėl tie sluoksniai skiriasi. Vieni gali būti vientisesni, kiti – porėtesni. Anglies mikropluoštas padėtų karščiui pasiskirstyti tolygiau. Tai reiškia, kad galutinis objektas būtų homogeniškesnis ir ne toks porėtas.
Koks skirtumas? O toks – anglies mikropluoštas žymiai sumažina silpnų medžiagos vietų tikimybę. Be to, toks metalas yra 1,5 kartais kietesnis. Mokslininkai teigia, kad ši inovacija ypač pravers aviacijos pramonėje.
Nesunku įsivaizduoti, kaip tokios tvirtesnės 3D spausdintuvais pagamintos aliuminio detalės padėtų remontuojant senesnius lėktuvus. Masiškai naujos detalės 3D spausdintuvais įprastai nėra gaminamos – šis metodas yra gana lėtas. Tačiau vienetinės detalės galėtų būti gaminamos taip – tai padėtų išvengti retų detalių trūkumo ir ilgo laukimo.
