Исследователи Университета Хиросимы разработали революционную технологию, позволяющую использовать 3D-печать для работы с одним из самых твёрдых материалов в промышленности — карбидом вольфрама-кобальтом (WC-Co).
До сих пор экстремальная прочность этого сплава делала его практически непригодным для аддитивного производства.
Ключевая инновация японских учёных заключается в отказе от традиционного полного расплавления материала. Вместо этого они применили метод «смягчения без плавления», получивший название «метод облучения горячей проволокой». Лазерный луч направляется на карбидный стержень, размягчая его ровно настолько, чтобы сформировать слой, но не допуская полного расплавления. Это предотвращает нежелательный рост кристаллических зёрен и сохраняет уникальные свойства материала. Для улучшения адгезии между слоями используется промежуточный слой на основе никелевого сплава.
Готовые изделия, созданные по этой технологии, демонстрируют исключительную твёрдость — свыше 1400 HV (по Виккерсу). Этот показатель приближается к твёрдости таких материалов, как сапфир и алмаз, что ранее было недостижимо для 3D-печати, сообщает shazoo.
Как отмечает доцент Университета Хиросимы Кейта Марумото, новый подход является новаторским.
«Он может применяться не только к твёрдым сплавам, которые были в фокусе этого исследования, но и к другим материалам», — пояснил учёный.
3D-печать металлами традиционно сопряжена со значительными сложностями: требуется экстремальный нагрев и контроль над фазовыми переходами в материале. Разработанный метод не только решает эти проблемы, но и существенно сокращает количество отходов по сравнению с классическим производством, например, механической обработкой.
Это открытие прокладывает путь к созданию высокопрочных деталей сложной геометрии для режущих инструментов, аэрокосмической отрасли и других сфер, где ранее применение 3D-печати было ограничено.
