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Les scientifiques ont réussi la résistance en acier inoxydable imprimée en 3D 3 fois
impression en 3D La technologie est déjà populaire partout dans le monde, mais actuellement, la meilleure combinaison de cette technologie est le plastique et les matériaux en acier mousse, mais ces matériaux ne sont pas assez solides pour répondre aux exigences d'application des matériaux de base. Les chercheurs ont maintenant développé une technologie d'acier inoxydable robuste et flexible pour l'impression 3D qui pourrait mener à des méthodes de fabrication plus rapides et moins coûteuses, allant des moteurs de fusée aux réacteurs nucléaires et aux composants des équipements de puits.
L'acier inoxydable a été inventé il y a 150 ans et est toujours populaire aujourd'hui. Il est fait en fondant une structure en acier traditionnelle - un mélange de fer et de carbone (parfois d'autres métaux comme le nickel) lui-même, plus le chrome et le molybdène pour prévenir la rouille et la corrosion. Dans le procédé de fabrication d'acier inoxydable, une série d'étapes compliquées de refroidissement, de réchauffage et de laminage rendent la microstructure du matériau étroitement agencée, c'est-à-dire que les particules d'alliage forment une structure cellulaire avec les particules. Lorsque le métal est plié ou pressé, les couches atomiques des particules glissent les unes contre les autres, formant parfois des défauts cristallins, ce qui entraîne la formation de fissures. Mais les joints de grains solides empêchent ces défauts, rendent le matériau dur, et encore assez flexible pour former une forme désirée.
Pendant longtemps, impression en 3D Les chercheurs ont essayé de copier cette structure. Leur plan a commencé avec une couche de particules d'alliage métallique enduites sur une surface plane.
Dans cette étude, un faisceau laser à haute performance, contrôlé par ordinateur, balaie la surface de part et d'autre. Les particules heurtées par le laser fondent et fondent ensemble. Cette surface a ensuite été déplacée vers le bas, suivie de l'addition d'une autre couche de poudre, après quoi le processus de chauffage au laser a été répété de nouveau, en faisant adhérer le matériau nouvellement fondu à la couche sous-jacente. En répétant cette addition couche par couche, les ingénieurs peuvent réaliser des structures complexes, telles que des moteurs de fusée.
Cependant, le problème persiste - au niveau microscopique, les aciers inoxydables imprimés en 3D sont généralement très poreux, ce qui les fragilise et les fragilise.
"La performance de ces aciers est très mauvaise." Yinmin "Morris" Wang dit qu'il est un spécialiste des matériaux au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie. Il y a quelques années, Wang et ses collègues ont proposé une méthode d'utilisation du laser et une technique de refroidissement rapide pour fondre des particules d'alliage métallique dans une structure dense et compacte.
Aujourd'hui, ils étendent ce travail en concevant un programme contrôlé par ordinateur qui non seulement rend les couches d'acier inoxydable denses, mais contrôle également la structure de ces matériaux de façon plus stricte, de l'échelle nanométrique au micromètre. Cela permet aux imprimantes 3D de construire de minuscules structures de parois cellulaires sur chaque échelle, évitant les fissures et autres problèmes courants.
Des tests ont montré que dans certaines conditions, l'acier inoxydable imprimé en 3D est trois fois plus dur et plus ductile que l'acier inoxydable produit par des procédés conventionnels.
La recherche a été rapportée dans Nature - Materials le 30 octobre.
«Ce qu'ils ont fait était vraiment excitant», a déclaré Rahul Panat, ingénieur en mécanique à l'Université Carnegie Mellon de Pittsburgh, en Pennsylvanie. De plus, Panat a souligné que Wang et ses collègues avaient utilisé une imprimante 3D et un appareil laser disponibles dans le commerce. Il est donc très probable que d'autres groupes de recherche suivront rapidement, créant une large gamme de composants en acier inoxydable à haute résistance - du réservoir de l'avion au tube de pression de la centrale nucléaire. En même temps, cela peut également augmenter l'enthousiasme des gens pour l'impression 3D.
impression en 3D est une technologie de prototypage rapide qui construit des objets par impression couche par couche basée sur des fichiers de modèles numériques utilisant des matériaux pouvant être liés tels que le métal en poudre ou le plastique. L'impression 3D est généralement effectuée à l'aide d'une imprimante matérielle à technologie numérique. Il est souvent utilisé dans la fabrication de moules, le design industriel et d'autres domaines pour faire des modèles. Il est utilisé pour la fabrication directe de certains produits. Il y a déjà des pièces qui sont imprimées en utilisant cette technologie apparaissent. La technologie a des applications dans des domaines tels que la joaillerie, la chaussure, le design industriel, la construction, l'ingénierie et la construction, l'automobile, l'aérospatiale, la dentisterie et la santé, l'éducation, les SIG, le génie civil et encore plus.
L'acier inoxydable a été inventé il y a 150 ans et est toujours populaire aujourd'hui. Il est fait en fondant une structure en acier traditionnelle - un mélange de fer et de carbone (parfois d'autres métaux comme le nickel) lui-même, plus le chrome et le molybdène pour prévenir la rouille et la corrosion. Dans le procédé de fabrication d'acier inoxydable, une série d'étapes compliquées de refroidissement, de réchauffage et de laminage rendent la microstructure du matériau étroitement agencée, c'est-à-dire que les particules d'alliage forment une structure cellulaire avec les particules. Lorsque le métal est plié ou pressé, les couches atomiques des particules glissent les unes contre les autres, formant parfois des défauts cristallins, ce qui entraîne la formation de fissures. Mais les joints de grains solides empêchent ces défauts, rendent le matériau dur, et encore assez flexible pour former une forme désirée.
Pendant longtemps, impression en 3D Les chercheurs ont essayé de copier cette structure. Leur plan a commencé avec une couche de particules d'alliage métallique enduites sur une surface plane.
Dans cette étude, un faisceau laser à haute performance, contrôlé par ordinateur, balaie la surface de part et d'autre. Les particules heurtées par le laser fondent et fondent ensemble. Cette surface a ensuite été déplacée vers le bas, suivie de l'addition d'une autre couche de poudre, après quoi le processus de chauffage au laser a été répété de nouveau, en faisant adhérer le matériau nouvellement fondu à la couche sous-jacente. En répétant cette addition couche par couche, les ingénieurs peuvent réaliser des structures complexes, telles que des moteurs de fusée.
Cependant, le problème persiste - au niveau microscopique, les aciers inoxydables imprimés en 3D sont généralement très poreux, ce qui les fragilise et les fragilise.
"La performance de ces aciers est très mauvaise." Yinmin "Morris" Wang dit qu'il est un spécialiste des matériaux au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie. Il y a quelques années, Wang et ses collègues ont proposé une méthode d'utilisation du laser et une technique de refroidissement rapide pour fondre des particules d'alliage métallique dans une structure dense et compacte.
Aujourd'hui, ils étendent ce travail en concevant un programme contrôlé par ordinateur qui non seulement rend les couches d'acier inoxydable denses, mais contrôle également la structure de ces matériaux de façon plus stricte, de l'échelle nanométrique au micromètre. Cela permet aux imprimantes 3D de construire de minuscules structures de parois cellulaires sur chaque échelle, évitant les fissures et autres problèmes courants.
Des tests ont montré que dans certaines conditions, l'acier inoxydable imprimé en 3D est trois fois plus dur et plus ductile que l'acier inoxydable produit par des procédés conventionnels.
La recherche a été rapportée dans Nature - Materials le 30 octobre.
«Ce qu'ils ont fait était vraiment excitant», a déclaré Rahul Panat, ingénieur en mécanique à l'Université Carnegie Mellon de Pittsburgh, en Pennsylvanie. De plus, Panat a souligné que Wang et ses collègues avaient utilisé une imprimante 3D et un appareil laser disponibles dans le commerce. Il est donc très probable que d'autres groupes de recherche suivront rapidement, créant une large gamme de composants en acier inoxydable à haute résistance - du réservoir de l'avion au tube de pression de la centrale nucléaire. En même temps, cela peut également augmenter l'enthousiasme des gens pour l'impression 3D.
impression en 3D est une technologie de prototypage rapide qui construit des objets par impression couche par couche basée sur des fichiers de modèles numériques utilisant des matériaux pouvant être liés tels que le métal en poudre ou le plastique. L'impression 3D est généralement effectuée à l'aide d'une imprimante matérielle à technologie numérique. Il est souvent utilisé dans la fabrication de moules, le design industriel et d'autres domaines pour faire des modèles. Il est utilisé pour la fabrication directe de certains produits. Il y a déjà des pièces qui sont imprimées en utilisant cette technologie apparaissent. La technologie a des applications dans des domaines tels que la joaillerie, la chaussure, le design industriel, la construction, l'ingénierie et la construction, l'automobile, l'aérospatiale, la dentisterie et la santé, l'éducation, les SIG, le génie civil et encore plus.