超音波は3Dプリントされた金属の強度を向上させることができる

超音波は3Dプリントされた金属の強度を向上させることができる
出典: cnBeta.COM

オーストラリアの新たな研究のおかげで、3Dプリントされた金属部品の品質がすぐに向上するかもしれない。科学者たちは、超音波がこれらの材料の微細構造を変化させ、強度を高めることができることを突き止めました。博士課程の学生カルメロ・トダロ氏が率いるRMIT大学のチームは最近、指向性エネルギー堆積法(DED)と呼ばれる既存の3D印刷技術を試した。


RMIT の研究者は、サンプルの印刷に一般的に使用されている 2 種類の合金を使用したと理解されています。Ti-6Al-4V は、航空機の部品や生体力学的インプラントで一般的に使用されているチタン合金であり、インコネル 625 は、海洋産業や石油産業で一般的に使用されているニッケルベースの高温合金です。

使用される合金に関係なく、堆積表面は実際には超音波発生装置、つまり超音波振動を生成するツールです。金属が固まると、振動が微細結晶に作用し、よりコンパクトな構造が形成されます。結果は、これらの材料の引張強度と降伏応力が、超音波を使用しない同じサンプルと比較して 12% 増加したことを示しました。

「3D プリントされた合金の微細構造を見ると、通常は大きくて細長い結晶で構​​成されています。そのため、機械特性が低く、印刷プロセス中に割れが発生しやすいため、エンジニアリング用途には適していません」と Todrao 氏は言います。「ただし、印刷プロセス中に超音波を使用して作成した合金の微細構造は大きく異なります。合金の結晶は非常に細かく、完全に等軸です。つまり、印刷された金属部品全体ですべての方向に均一に形成されます。」

さらに、印刷プロセス中に超音波発生器のオン/オフを切り替えることで、領域ごとに異なる微細構造を持つ単一のアイテムを作成することもできます。これは「機能グレーディング」と呼ばれる品質であり、軽量化や材料使用量の削減などの要素が考慮されるオブジェクトに非常に役立ちます。

研究者たちは、超音波を利用した3Dプリント技術がさらに開発されれば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、コバルト合金など他の金属の強度を向上させるためにも使用できる可能性があると考えている。
生物学的インプラント

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