Исследователи из Института Макса Планка в немецком Дюссельдорфе и Института лазерных технологий Фраунгофера в нидерландском Аахене разработали способ печати дамасской стали на 3D-принтере.
Об этом сообщается на официальном сайте Института Макса Планка.
Технология производства «пятнистой» стали уходит корнями в седую древность. Поскольку продукт, выходящий из сыродутой печи, был мало пригоден для создания практичных и долговечных изделий, еще 1300 лет назад кузнецам пришлось искать способ повысить качество стали. Одним из самых эффективных процессов стало комбинирование нескольких сортов стали с разным содержанием углерода, которые многократно складывались и прокаливались друг с другом. Таким образом удавалось не только регулировать физические характеристики стали, но также избавляться от большого количества вредных примесей и мелкого мусора. Характерные узоры — это визуальных эффект, возникающий на срезе итогового продукта и вызванный неоднородностью материала.
Вокруг способов производства «той самой, легендарной» дамасской стали сложено великое множество мифов. Современные мастера-оружейники, кузнецы и просто любители активно исследуют технологию дамаскировки. Наиболее распространенный вариант — комбинация двух разных сортов сплава, которую исследователи решили осовременить путем использования 3D-принтеров и лазеров.
Правда, вместо нескольких сортов стали в качестве теста инженеры решили использовать всего один — порошковый сплав железа, никеля и титана. Пока принтер слой за слоем наносит его по шаблонному паттерну, лазер расплавляет мельчайшие частички порошка друг с другом. Так формируется желаемая форма, однородная и весьма устойчивая.
В отличие от базовой металлической 3D-печати, в данном случае лазер используется для изменения кристаллической структуры металла. В результате образуется череда слоев твердой, но хрупкой и мягкой, но пластичной стали — все по канонам традиционной методики.
«При определенных условиях нагрева образуются мелкие никель-титановые микроструктуры. Эти так называемые «осадки» затвердевают в единый материал. Под воздействием механических напряжений внутри этого материала они препятствуют движению дислокаций внутри кристаллической решетки, что характерно для пластической деформации», — поясняет Филипп Кернштайнер, один из авторов проекта.
По мере добавления каждого слоя металлу дают остыть до температуры ниже 195°C, формируя мягкий слой. Затем на него наносится новый слой металла, который под воздействием лазера изменяет структуру и обретает повышенную прочность. В результате получается сталь, которая представляет собой сочетание прочности и пластичности. По словам команды, изменяя энергию лазера, скорость процесса печати и другие факторы, свойства металла можно контролировать со значительной точностью.
«Эта технология открывает новые возможности для определенной настройки местных микроструктур во время аддитивного производства даже сложных деталей и делает ненужной последующую обработку… До сих пор обычной практикой было использование в 3D-печати классических сплавов. Однако многие известные сорта стали не совсем оптимально подходят для аддитивного производства. Наш подход заключается в разработке новых сплавов, которые могут использовать весь потенциал 3D-печати», — добавил Кернштайнер.
Ранее сообщалось, что на борту китайского экспериментального пилотируемого корабля, отправленного на околоземную орбиту 6 мая с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-5Б» («Великий поход-5B») впервые удалось успешно осуществить 3D-печать в космосе на основе композитных материалов.
По материалам: Голос
