Технология лазерной 3D-печати из нескольких металлов с плавным переходом между ними
В Лаборатории реактивного движения НАСА совместно с Калифорнийским технологическим институтом и Университетом штата Пенсильвания разработали технологию 3D-печати из нескольких металлов одновременно, которая позволяет создавать детали с плавным переходом от одного металла к другому. За основу была взята стандартная для 3D-печати по металлу технология лазерного спекания металлического порошка.
Для того, чтобы дозированно подавать в зону печати разные металлы, на печатающей головке были установлены четыре сопла, каждое из которых подавало свой вид порошка. Варьировать дозировку разных металлов с помощью такой головки можно с точностью порядка 1%. Кроме обычной 3D-печати, при которой головка может перемещаться по всем трём осям, создавая изделия практически произвольной формы, был опробован метод радиальной печати, при которой на заготовку в форме круглого стержня, закреплённого во вращающемся патроне, наносятся слои металла. В получившейся детали состав сплава плавно меняется от центра к краям.
Детали из таких градиентных сплавов могут быть очень полезны там, где необходимо соединять конструкции, сильно отличающиеся по своим физическим свойствам, например, коэффициенту температурного расширения. Например, из такого сплава учёные сделали крепление для углепластиковой панели (такие панели, состоящие из листов углепластика с алюминиевыми сотами между ними широко используются в космонавтике). Крепление представляет собой втулку, внутрення часть которой состоит из стали, а наружная из инвара — сплава с очень низким коэффициентом температурного расширения. Стальная резьба на внутренней стороне контактирует со стальным винтом, а наружная сторона — с углепластиком. Плавный переход от стали к инвару позволяет избежать трещин и дефектов при резких перепадах температур, которые часто встречаются в космосе.
В отличие от печати обычных деталей из единственного металла или сплава, детали с градиентом практически невозможно изготовить никакими другими способами, кроме 3D-печати. Это один из тех случаев, когда печать не просто позволяет сэкономить время или материал, а создаёт новые уникальные возможности, которых не дают другие технологии. Хотя возможности градиентных сплавов учёные исследуют ещё с 70-х годов, о реальном коммерческом использовании пока говорить было трудно. 3D-печать делает эту перспективу гораздо ближе.
