Учёные создали первый в мире мультиматериальный автомобильный компонент

Исследователи из Университета Тохоку совместно с Центром создания новых отраслей промышленности совершили значительный шаг в развитии 3D-печати мультиматериалами.

Фото: commons.wikimedia.org by Rainerhaufe, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

автомобильный завод

Они представили процесс, позволяющий создавать лёгкие и прочные автомобильные детали, что открывает новые возможности для производства.

Процесс 3D-печати металлами включает послойное нанесение материалов с использованием тепла для их соединения. Этот метод позволяет создавать сложные формы с высокой точностью и минимальным количеством отходов.

Более того, 3D-печать может сочетать разные материалы для оптимизации характеристик, например, комбинировать сталь с алюминием, чтобы снизить вес деталей.

Однако внедрение мультиматериалов сопряжено с трудностями.

"Границах некоторых металлов, например стали и алюминия, образуются хрупкие соединения, которые снижают прочность материала" — объясняет Кента Яманака, доцент Университета Тохоку. 

Для решения этой проблемы учёные использовали технологию лазерной порошковой плавки (L-PBF), при которой лазер выборочно плавит металлические порошки. Исследователи обнаружили, что увеличение скорости лазера уменьшает образование хрупких соединений благодаря процессу неравновесного затвердевания. В результате был создан сплав, сочетающий лёгкость и прочность.

"Для успешного соединения металлов важно понимать механизм их взаимодействия на молекулярном уровне"  —  подчёркивает Сун Кюн Йим, доцент.   

На основе этих знаний был создан прототип первой в мире автомобильной детали из нескольких материалов — стойки подвески с индивидуальной геометрией.

Теперь команда планирует применять этот метод для работы с другими сочетаниями металлов, решая аналогичные проблемы соединения. Это открывает перспективы для использования технологии в широком спектре областей.

Уточнения

3D-принтер — станок с числовым программным управлением, реализующий только аддитивные операции, то есть добавляющий порции материала к заготовке. Обычно использует метод послойного нанесения материала, однако существуют и методы непрерывного формирования детали в объёме жидкого фотополимера, при которых деталь не делится на слои, а формируется целиком.