Többanyagos 3D nyomtatási technika született alkatrészek gyártásához

Japán tudósok értek el áttörést a több töltőanyagos 3D nyomtatás területén. A kutatók egy olyan technológiát mutattak be, amely lehetővé teszi könnyű, de rendkívül tartós autóalkatrészek előállítását. A fejlesztés mérföldkövet jelenthet az autóiparban, hiszen a fémek kombinációjával jelentős súlycsökkentés érhető el, miközben a termékek szerkezeti szilárdsága megmarad.

A Tohoku Egyetem Anyagkutató Intézete és a szintén japán Új Ipari Alkotó Központ szakértői egy olyan acél-alumínium ötvözet létrehozásán dolgoztak, amely egyszerre könnyű és erős. Rájöttek, hogy az additív gyártás, vagyis a 3D nyomtatás lehetővé teszi a fémek rétegenkénti felépítését, precízen alakítva ki kölönböző alkatrészeket. Az ilyen eljárások nemcsak az anyaghulladékot csökkentik, hanem új lehetőségeket is teremtenek az egyedi, optimalizált formák kialakítására.

Az úgynevezett „többanyagos struktúrákat” különösen ígéretesnek találták, hiszen ötvözik az eltérő anyagok előnyös tulajdonságait. Egy acél autóalkatrész például könnyebbé válhat alumíniummal kombinálva – anélkül, hogy a szilárdsága csorbulna. Az acél és alumínium közötti kötés javítása érdekében a kutatók a Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) nevű technológiát alkalmazták, ami lézersugarak segítségével olvasztja a fémport. A folyamat során a lézer sebességének növelésével sikerült elnyomni a törékeny vegyületek képződését. Ez a megközelítés a nem egyensúlyi szilárdulás nevű jelenséget váltotta ki, ami minimálisra csökkenti az anyag gyengeségeit okozó oldódási problémákat.

„Más szóval, nem elég két fémet egymásra helyezni és várni, hogy maguktól összeálljanak. Először meg kellett értenünk a helyszíni ötvözés mechanizmusát” – magyarázta Seungkyun Yim, az egyetem kutatója.

Világelső prototípus az autóipar számára

A tudósok az eredmények alapján elkészítették a világ első teljes méretű, többanyagos autóalkatrészét – egy könnyített geometriájú toronyfelfüggesztést. A prototípus nemcsak a technológia sikerét bizonyítja, hanem a gyártási folyamat ipari alkalmazhatóságát is. A csapat most azt tervezi, hogy más fémkombinációkkal is alkalmazza az új megközelítést, ami tovább szélesítheti a technológia ipari felhasználását – legyen szó autóiparról, repülőgépgyártásról vagy akár orvosi eszközökről.

Gábor János, NEW technology