نحوه چاپ سه‌بعدی یکپارچه فولاد سخت کشف شد

[Sirvan10_a]

محققان دانشگاه "تگزاس ای اند ام" با توجه به اهمیت استفاده از انواع فولاد در صنایع هوافضا، خودروسازی و صنایع دفاعی، موفق شدند نحوه چاپ سه بعدی یکپارچه فولاد بسیار سخت را کشف کنند.
کار با فلزات بسیار هیجان انگیزتر شد، چرا که محققان دانشگاه تگزاس A&M روشی را برای چاپ سه بعدی یکپارچه و بی نقص فولادهای بسیار سخت کشف کرده‌اند.

این روش برای تولید فولاد ضد زنگ مارتنسیتیک برای استفاده در صنایعی نظیر هوافضا، خودروسازی و دفاعی بسیار مفید است. اکنون به لطف این محققان، راهی برای چاپ این فولادهای با استحکام بالا به وجود آمده است که بسیار سبک وزن و مقرون به صرفه هستند.

ساختن این فلزات در سازه‌های پیچیده بدون از بین رفتن مقدار زیادی از دوام و استحکام آنها همواره چالش ذهنی متالورژیست‌ها بوده است و در حال حاضر به لطف محققان دانشگاه تگزاس A&M که با آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی ایالات متحده همکاری کرده‌اند، دستورالعمل‌هایی برای چاپ سه بعدی فولادهای مارتنسیتیک و چاپ اشیاء بسیار محکم، یکپارچه و بدون نقص ارائه شده است.

پروفسور  "ابراهیم کارامان" پروفسور علوم و مهندسی مواد و سرپرست این مطالعه گفت: فولادهای سفت و سخت دارای کاربردهای فوق العاده‌ای هستند، اما معمولاً قوی‌ترین آنها گران هستند به جز یک استثناء که فولاد مارتنسیتیک که نسبتاً ارزان است و هزینه تولید آن کمتر از یک دلار به ازای هر پوند است.

وی افزود: ما چارچوبی را تدوین کرده‌ایم تا چاپ سه بعدی این فولادهای سخت به هر هندسه مورد نظر امکان پذیر باشد و سازه نهایی عملاً عاری از نقص باشد.

نکته جالب‌تر این که محققان روشی را توسعه داده‌اند که نه تنها برای فولادهای مارتنسیتیک، بلکه برای فلزات و آلیاژهای دیگر نیز کاربرد دارد.

بزرگترین چالشی که این تیم با آن روبرو بود، اطمینان از چاپ یکپارچه آن بود، زیرا این روشِ چاپ منجر به بروز نقص‌هایی به صورت منافذ در مواد می‌شود.

"کارامان" توضیح داد: برای یافتن نحوه چاپ بی نقص این فولاد، باید به صفحه ترسیم برمی‌گشتیم و بررسی می‌کریدم که کدام تنظیمات لیزر می‌تواند از بروز این نقص‌ها جلوگیری کند.

"رایان سیده" یکی از محققان این مطالعه گفت: آزمایش همه تنظیمات لیزر برای ارزیابی اینکه کدام یک منجر به بی نقص چاپ شدن فولاد می‌شود، بسیار وقت گیر بود و در بعضی مواقع حتی عملی نبود. ما با ترکیب آزمایش‌ها و مدل سازی توانستیم یک روش ساده، سریع و گام به گام را توسعه دهیم که می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد تا مشخص شود که کدام تنظیمات برای چاپ سه بعدی یکپارچه فولادهای مارتنسیتیک بهتر عمل می‌کند.

"کارامان" خاطرنشان کرد: اگرچه ما با تمرکز روی چاپ سه بعدی فولادهای مارتنسیتیک شروع کردیم، اما اکنون ما یک خط تولید چاپ جهانی‌ ایجاد کرده‌ایم.

وی ادامه داد: رهنمودها و روش ما هنر چاپ سه بعدی فلزات را ساده‌تر می‌کند تا محصول نهایی بدون تخلخل باشد. این یک پیشرفت مهم برای همه نوع صنایع وابسته به فلز است که باعث می‌شود قطعات پیچیده مانند چرخ دنده‌ها، گیربکس‌ها یا توربین‌ها به آسانی چاپ شوند و در واقع یک پیشرفت بسیار مهم است.

این مطالعه در مجله Acta Materialia منتشر شده است.