پیشرفت فناوری فولاد مارتنزیتی پرینت سه بعدی می تواند هر شکلی قطعات خودرو را بدون نقص چاپ کند

(پرینت سه بعدی پیشرفت فناوری فولاد مارتنزیتی می تواند قطعات ماشین را هر شکلی بدون نقص چاپ کند)

بر اساس گزارش ها، محققان دانشگاه تگزاس A & M و AFR فناوری چاپ سه بعدی فلزی بدون نقص قطعات فولادی مارتنزیتی را توسعه داده اند. در مقایسه با فولادهای مشابه، فولادهای مارتنزیتی قابل اعتمادتر و مقرون به صرفه تر هستند و در صنایع هوافضا، خودروسازی و دفاعی مورد استفاده قرار می گیرند.

اگرچه فولاد محکم به طور گسترده استفاده می شود، اما معمولاً گران است. تنها استثناء فولاد مارتنزیتی است که کمتر از یک دلار در هر پوند قیمت دارد و هزینه نسبتاً پایینی دارد. آنها همچنین یک چارچوب چاپ سه بعدی ایجاد کرده اند که می تواند این فولادهای سخت را در اجسام بی عیب و نقص با هر هندسه چاپ کند.

فولاد مارتنزیتی چیست؟

برای هزاران سال، متالوژیست ها به دقت ترکیب فولاد را برای افزایش عملکرد آن تنظیم می کنند. تا به امروز محصولی به نام فولاد مارتنزیتی وجود دارد که به دلیل استحکام بالاتر و مقرون به صرفه بودن در دسته فولادی خود متمایز است.

فولاد ماده ای است که از آهن و کربن ذوب می شود. فولاد مارتنزیتی با کوئنچ در دمای بالا تولید می شود. این فرآیند خنک‌سازی ناگهانی اتم‌های کربن را به کریستال‌های آهن محدود می‌کند و به فولاد مارتنزیتی قدرت منحصربه‌فرد آن را می‌دهد.

△ پودر فولاد مارتنزیتی برای چاپ سه بعدی. تصویر نمای بزرگ شده ای از پودر فولاد را نشان می دهد.

این صنعت تقاضای زیادی برای فولاد سخت شده دارد، اما قیمت آن بسیار بالاست. یک استثناء فولاد مارتنزیتی است که هزینه نسبتاً پایینی دارد، کمتر از یک دلار در هر پوند.

فولاد مارتنزیتی برای میادینی که نیاز به ساخت قطعات با استحکام بالا و وزن سبک و بدون افزایش هزینه دارند، مانند صنایع هوافضا، خودروسازی و دفاعی بسیار مناسب است.

بهبود فناوری چاپ سه بعدی فولاد مارتنزیتی بدون نقص با استحکام بالا

برای استفاده چندگانه، لازم است فولاد مارتنزیتی، به ویژه نوعی به نام فولاد مارتنزیتی کم آلیاژ، در اشیایی با اشکال و اندازه‌های مختلف با توجه به کاربردهای خاص مونتاژ شود. تولید افزودنی (که معمولاً به آن چاپ سه بعدی گفته می شود) یک راه حل عملی ارائه می دهد. با استفاده از این فناوری می توان یک لایه پودر فلز را به صورت الگویی با استفاده از پرتو لیزر پرانرژی گرم و ذوب کرد و لایه به لایه قطعات پیچیده ساخت. تمام این لایه‌ها را به هم متصل کرده و روی هم قرار دهید تا شیء چاپ شده سه بعدی نهایی چاپ شود.

با این حال، چاپ سه بعدی فولاد مارتنزیتی با استفاده از لیزر می تواند باعث ایجاد نقص در شکل منافذ در مواد شود.

برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی باید از صفر شروع می‌کرد و تنظیمات لیزری را که می‌توانست چنین نقص‌هایی را سرکوب کند، پیدا کند.

در این آزمایش، ابتدا از یک مدل ریاضی موجود برای پیش‌بینی ذوب یک لایه پودر فولاد مارتنزیتی تحت تنظیمات مختلف لیزر استفاده شد. سپس با مقایسه انواع عیب مشاهده شده، تعداد و پیش بینی مدل، چارچوب چاپ را بهبود بخشیدند. پس از تکرارهای زیاد، ساختار آنها می تواند پیش بینی ها را با دقت بیشتری انجام دهد. محققان گفتند که این روش نیازی به آزمایش های اضافی ندارد که باعث صرفه جویی در زمان و تلاش بیشتر می شود.

△ پایگاه تحقیقاتی نیروی هوایی ایالات متحده مطالعاتی را بر روی نمونه های چاپ شده مانند تخلخل، استحکام مکانیکی و چقرمگی ضربه انجام داد و خواص مکانیکی نمایشگر عالی بود.

اگرچه فرآیند توسعه اولیه برای فولاد مارتنزیتی بود، اما آنها این فناوری را به اندازه کافی همه کاره کرده اند به طوری که می توان از همان خط لوله چاپ سه بعدی برای ساخت اجسام پیچیده از فلزات و آلیاژهای دیگر نیز استفاده کرد.

این یک پیشرفت ضروری برای همه انواع صنایع تولید افزودنی های فلزی است. چه یک قطعه ساده مانند یک پیچ باشد یا یک قسمت پیچیده تر از توربین ها مانند ارابه فرود یا گیربکس، در آینده برای رفع نیازهای صنایع مختلف دقیق تر خواهد شد.

این فناوری پیش‌بینی نوآورانه زمان ارزیابی و یافتن پارامترهای چاپ مناسب برای فولاد مارتنزیتی را کوتاه می‌کند. با این حال، آزمایش امکان کلیه تنظیمات لیزر و ارزیابی مواردی که ممکن است باعث نقص شود بسیار زمان بر و گاهی غیرممکن است. با این حال، یک فرآیند گام به گام سریع و ساده با ترکیب آزمایش‌ها و مدل‌سازی برای تعیین اینکه کدام تنظیم برای چاپ سه بعدی فولاد مارتنزیتی مناسب‌تر است، ایجاد شد.

(پرینت سه بعدی پیشرفت فناوری فولاد مارتنزیتی می تواند قطعات ماشین را هر شکلی بدون نقص چاپ کند)