Инженеры из RMIT University создали новый тип 3D-печатного титана, который примерно на треть дешевле стандартных сплавов типа Ti-6Al-4V. Более дорогой ванадий в составе заменили более доступными элементами, получив при этом повышенную прочность и лучшую пластичность. Ключевое преимущество — избежание колончатой микроструктуры, которая часто делает аддитивные металлы анизотропными. Университет уже подал временную патентную заявку и ищет промышленных партнеров; экономия себестоимости печати достигает 29 %.
Научная основа работы описана в журнале Nature Communications. Команда RMIT предложила compositional criteria — набор показателей, позволяющий еще на этапе подбора легирующих элементов предсказать переход от колончатой к равнозернистой структуре (CET) во время металлической 3D-печати. Исследователи сравнили параметры P (*constitutional supercooling parameter), Q (фактор ограничения роста) и ΔTs (диапазон затвердевания) на примерах систем Ti-Fe, Ti-Cu, Ti-Cu-Fe и Ti-Mo (метод DED-LB) и показали, что самым надежным предиктором равнозернистости в аддитивном производстве является именно P. Это открывает путь к рациональному легированию и стабильным механическим свойствам без чрезмерной послеобработки.
В RMIT подчеркивают потенциал новинки для авиакосмической и медицинской отраслей: более дешевые порошки и предсказуемая микроструктура снижают стоимость деталей и ускоряют путь к сертификации. Образцы изготовили и испытали в Advanced Manufacturing Precinct университета.
Для космической техники критичны масса, надежность и сроки производства. Более дешевый и прочный 3D-печатный титан упрощает изготовление топологически оптимизированных элементов — от креплений и панелей приборов до корпусов микродвигателей и оптических платформ. Равнозернистая структура означает более однородные свойства, что полезно при вибрационных нагрузках, термоциклах и сборке точных инструментов. Это может снизить стоимость миссий и ускорить обновление научных инструментов на орбите и в глубоком космосе.
Новый 3D-печатный титановый сплав от RMIT — лишь первый шаг к настоящей фабрике на орбите. Хотите понять, как 3D-печать работает в невесомости, почему она критически важна для оперативного ремонта спутников, строительства лунных баз из реголита и будущей колонизации Марса? Читайте подробные объяснения в материале «Как работает 3D-печать в космосе и как она поможет колонизировать Луну и Марс».
По материалам nature, rmit, interestingengineering
