Нова технологія 3D-друку закладе основу для створення більш легких і швидких літаків, які потенційно зможуть літати далі, витрачаючи менший об’єм палива.
Сучасні літаки збираються з використанням тисяч металевих заклепок і кріпильних деталей. Їх конструкція дуже складна, оскільки легким і міцним алюмінієвим сплавам важко знайти заміну. Якщо спробувати зварювати такі елементи, то неминуче виникає явище, яке називається гарячим розтріскуванням, при якому готовий сплав слабшає і розривається по мірі охолодження.
Такі несприятливі ефекти зварювання вже давно стоять на заваді 3D-друку високоміцних деталей на основі алюмінію. Кожен раз, коли дослідники намагались використовувати цю технологію, отримана в результаті розплавлена лазером маса відшаровувалась на місці шва, подібно несвіжому бісквіту.
Однак вченим з лабораторії HRL в Малібу (Каліфорнія) вдалося подолати цю давню проблему – вони розробили новий спосіб 3D-друку двох найбільш часто використовуваних типів високоміцних алюмінієвих сплавів, які застосовуються не тільки в авіабудуванні, але і у виробництві легкових і вантажних автомобілів. Перевагою відкритого методу також є можливість застосування процесів 3D-друку аналогічно для створення високоміцних сталей і суперсплавів на основі нікелю.
Унікальний підхід американських дослідників полягає в покритті металевих елементів спеціально підібраними наночастинками, які створюють своєрідний каркас заданої мікроструктури по мірі застигання розплавленого лазером сплаву. Охолоджуючись, метал набуває кристалічну схему, визначену цими наночастинками, що запобігає гарячому розтріскуванню. Таким чином, отримана в результаті деталь повністю зберігає свою фізичну міцність.
Щоб знайти елементи з необхідними властивостями, в даному випадку наночастинки на основі цирконію, команда HRL звернулась до допомоги обчислювальної платформи Citrine Informatics, яка відсортувала сотні тисяч доступних матеріалів і виділила лише кілька претендентів. Обрати «правильні» з них шляхом перебору вже не представляло особливих труднощів.
Завдяки інноваційній технології, HRL просунула адитивне виробництво металевих деталей на новий рівень, який дозволить створювати нові програми для всієї транспортної сфери, включаючи авіацію, автомобілебудування, а також металургію та робототехніку. Результати роботи вчених опубліковані в журналі Nature. Джерело