Ученые разработали метод позволяющий использовать высокопрочные алюминиевые сплавы при 3D- печати.

Он построенный на использовании вместе с сырьем для печати особых наночастиц, способных служить центрами кристаллизации зерен и тем самым обеспечивать отсутствие трещин при затвердевании расплава.

Ученые лаборатории HRL предполагают, что их метод позволить использовать 3D- печать для создания высокотехнологичных деталей, для авиационной и космической промышленности.

3D- печати в последнее время используют, не только в качестве средства прототипирования, но и для производства деталей сложной формы. Также появляются 3D-принтеры, печатающие металлом, а не пластиком. Но из-за особенностей кристаллизации некоторых металлов и сплавов при печати, обусловленных быстрым и неравномерным охлаждением, их пока сложно использовать в качестве сырья для изготовления изделий с высокими характеристиками.

Ученые решили адаптировать для 3D- печати распространенные высокопрочные алюминиевые сплавы, известные высоким соотношением прочности и плотности — 7075 и 6061, если использовать такие сплавы для печати без каких либо добавок, то при кристаллизации расплава в них начнут образовываться продолговатые или дендритные зерна, а оставшийся между ними расплав при дальнейшем охлаждении затвердеет и уменьшится в объеме, из-за чего в материале образуются полости и трещины.

Ученые решили во избежание образования такой структуры покрыть частицы порошка из алюминиевого сплава другими частицами гораздо меньшего размера.В поисках подходящего материала для наночастиц исследователи проанализировали огромное количество материалов. Главными критериями поиска было минимальное расхождение в периодах и типах решеток, термодинамическая стабильность в сплаве и доступность материала. В итоге ученые остановились на гидриде циркония, который при плавлении образует фазу Al₃Zr.

Множество этих наночастиц на поверхности частиц порошка служат центрами кристаллизации, которые обеспечивают образование мелких равноосных зерен и отсутствие трещин и полостей в конечном материале. С помощью этих наночастиц ученые сумели напечатать на 3D-принтере легкие, но в то же время прочные изделия из этих сплавов. Как отмечают исследователи, в будущем такой подход может быть использован и для сплавов из других металлов.

Благодаря этой инновационной технологии HRL продвинула аддитивное производство металлических деталей на новый уровень, который позволяет созвать новые приложения для всей транспортной промышленности, включая авиацию, автомобилестроение, а также металлургию и робототехнику.