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Wissenschaftler erfolgreich 3D-Druckfestigkeit von Edelstahl 3 mal

3d Drucken Die Technologie ist bereits in der ganzen Welt beliebt, aber derzeit besteht die beste Kombination dieser Technologie aus Kunststoff- und Schaumstahlmaterialien, aber diese Materialien sind nicht stark genug, um die Kernmaterialanwendungsanforderungen zu erfüllen. Jetzt haben Forscher eine robuste, flexible Edelstahltechnologie für den 3D-Druck entwickelt, die zu schnelleren und kostengünstigeren Herstellungsverfahren führen kann, von Raketenmotoren bis hin zu Kernreaktor- und Well-Equipment-Komponenten.

Edelstahl wurde vor 150 Jahren erfunden und ist bis heute beliebt. Es wird durch Schmelzen einer traditionellen Stahlkonstruktion hergestellt - eine Mischung aus Eisen und Kohlenstoff (manchmal auch andere Metalle wie Nickel), plus Chrom und Molybdän, um Rost und Korrosion zu verhindern. Bei dem Edelstahlherstellungsprozess wird durch eine Reihe von komplizierten Schritten des Kühlens, Wiedererwärmens und Walzens die Mikrostruktur des Materials eng angeordnet, d.h. die Legierungsteilchen bilden eine zellenartige Struktur mit den Teilchen. Wenn das Metall gebogen oder gepresst wird, gleiten die Atomschichten in den Partikeln gegeneinander und bilden manchmal kristalline Defekte, was zur Bildung von Rissen führt. Aber feste Korngrenzen verhindern diese Defekte, machen das Material hart und dennoch flexibel genug, um eine gewünschte Form zu bilden.

Für eine lange Zeit, 3d Drucken Forscher haben versucht, diese Struktur zu kopieren. Ihr Plan begann mit einer Schicht von Metalllegierungspartikeln, die auf einer flachen Oberfläche verschmiert waren.

In dieser Studie tastet ein computergesteuerter, leistungsfähiger Laserstrahl die Oberfläche hin und her. Die vom Laser getroffenen Teilchen schmelzen und verschmelzen miteinander. Diese Oberfläche wurde dann nach unten bewegt, gefolgt von der Zugabe einer weiteren Pulverschicht, wonach der Laserheizprozess erneut wiederholt wurde, wobei das neu geschmolzene Material an der darunterliegenden Schicht haftete. Durch die Wiederholung dieser schichtweisen Hinzufügung können Ingenieure komplexe Strukturen wie Raketenmotoren herstellen.

Das Problem bleibt jedoch bestehen - auf mikroskopischer Ebene sind 3D-gedruckte rostfreie Stähle im Allgemeinen hochporös, was sie auch spröde und bruchanfällig macht.

"Die Leistung dieser Stähle ist sehr schlecht." Yinmin "Morris" Wang sagt, er sei Materialwissenschaftler am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien. Vor einigen Jahren schlugen Wang und seine Kollegen ein Verfahren zur Verwendung von Laser und eine schnelle Kühltechnik vor, um Metalllegierungspartikel in einer dichten und kompakten Struktur zu verschmelzen.

Heute erweitern sie diese Arbeit um ein computergesteuertes Programm, das nicht nur dichte Edelstahlschichten erzeugt, sondern auch die Struktur dieser Materialien genauer kontrolliert - vom Nanometer bis zum Mikrometer. Dies ermöglicht es 3D-Druckern, winzige Zellwandstrukturen in jeder Größenordnung aufzubauen, um Rissbildung und andere häufige Probleme zu vermeiden.

Tests haben gezeigt, dass der endgültige 3D-gedruckte Edelstahl unter bestimmten Bedingungen dreimal härter und dehnbarer ist als Edelstahl, der mit herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde.

Die Forschung wurde am 30. Oktober in Nature - Materials veröffentlicht.
"Was sie taten, war wirklich aufregend", sagte Rahul Panat, ein Maschinenbauingenieur an der Carnegie Mellon Universität in Pittsburgh, Pennsylvania. Darüber hinaus wies Panat darauf hin, dass Wang und seine Kollegen die Arbeit mit einem handelsüblichen 3D-Drucker und Lasergerät erledigten. Dies macht es sehr wahrscheinlich, dass andere Forschungsgruppen schnell nachziehen werden und eine breite Palette hochfester Komponenten aus Edelstahl herstellen werden - vom Flugzeugtank bis zum Druckrohr im Kernkraftwerk. Gleichzeitig kann es auch die Begeisterung der Menschen für den 3D-Druck steigern.

3d Drucken
ist eine Rapid-Prototyping-Technologie, die Objekte durch schichtweises Drucken auf Basis von digitalen Modelldateien mit bondfähigen Materialien wie Metallpulver oder Kunststoff erstellt. Der 3D-Druck erfolgt normalerweise mit einem Digitaldrucker. Es wird häufig im Formenbau, Industriedesign und anderen Bereichen verwendet, um Modelle herzustellen. Es wird für die direkte Herstellung einiger Produkte verwendet. Es gibt bereits Teile, die mit dieser Technologie gedruckt werden. Die Technologie findet Anwendung in Bereichen wie Schmuck, Schuhe, Industriedesign, Bauwesen, Maschinenbau und Konstruktion, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Zahnmedizin und Gesundheitswesen, Bildung, GIS, Tiefbau, Feuerwaffen und viele mehr.