Uusi additiivisen valmistuksen menetelmä Australiassa mahdollistaa lujemman, joustavamman ja edullisemman titaaniseoksen valmistuksen.
Sisällysluettelo
- Säästö ≈ 29 %.
- Yhtenäinen ja tasainen rakeisuus.
- Parempi lujuus ja joustavuus.
- Vanadiinipitoisuuden poistaminen.
- Ennakoiva suunnittelu P
Uusi 3D-titaaniseoksen valmistettu titaaniseos: vahvempi ja taloudellisempi kuin koskaan
Australialaisen RMIT-yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt 3D-tulostuksella valmistetun titaaniseoksen, jonka tuotantokustannukset ovat noin 29 % alhaisemmat kuin perinteisen Ti-6Al-4V-seoksen. Avaintekijä kustannusten alenemisessa oli vanadin korvaaminen, joka on käynyt yhä kalliimmaksi ja korvattavissa helpommin saatavilla olevilla, halvoilla alkuaineilla ilman, että se heikentää tärkeitä mekaanisia ominaisuuksia, kuten lujuutta tai muovattavuutta.
Miksi tämä on tärkeää
Klassinen Ti‑6Al‑4V-seos on kehitetty valua tai taonta varten, ei additiivista valmistusta varten. 3D-tulostuksessa se on altis muodostamaan pylväsmäisiä kiteitä, mikä tekee materiaalista erittäin lujan yhteen suuntaan, mutta vähemmän luotettavan muihin suuntiin. Tämä rajoittaa sen täyttä potentiaalia vaativilla aloilla, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä lääketieteessä.
Uusi kaava takaa tasaisen ja tasapainoisen raekoon , poistaa mekaanisen anisotropian ja parantaa rakenteellista homogeenisuutta. Tämä avaa mahdollisuuksia luoda luotettavampia ja kestävämpiä osia ilman kallista jälkikäsittelyä.
Tieteellinen lähestymistapa
Ryhmä arvioi kolme termodynaamista parametria rakeiden rakenteen ennustamiseksi ja hallitsemiseksi: epätasapainokiteytymisnopeuden (ΔTs), kasvun rajoituskertoimen (Q) ja konstitutiivisen ylikuumenemisen parametrin (P). Vuosien kokeilujen jälkeen he havaitsivat, että P on paras indikaattori uusien seosten kehittämiselle, koska sen avulla voidaan ennustaa, ovatko tulostetun materiaalin jyvät tasakokoisia vai pylväsiä.
Tämän menetelmän avulla voidaan nopeuttaa materiaalien kehittämistä ja lyhentää testausjaksoja välttäen kalliita toistokertoja.
Testaus ja lähitulevaisuus
Tutkimus on läpäissyt laboratoriotestit ja saanut alustavan patentin. Tiimi etsii kumppaneita ilmailu-, auto- ja lääketieteen aloilta seoksen ottamiseksi teolliseen tuotantoon. Tämän materiaalin monipuolisuus avaa laajoja mahdollisuuksia sen käytölle implanttien, miehittämättömien ilma-alusten komponenttien ja kriittisten lentokoneenosien valmistuksessa.
Tämä saavutus on linjassa maailmanlaajuisten suuntausten kanssa, joiden tavoitteena on korvata puutteelliset elementit saatavilla olevilla vaihtoehdoilla ilman, että suorituskyky kärsii. Vastaavia esimerkkejä on jo tutkittu, joissa happea tai rautaa käytetään uusissa titaaniseoksissa samaan tarkoitukseen: kustannusten alentamiseksi ja ympäristövaikutusten vähentämiseksi.
Potentiaali
Tämä teknologia tarjoaa selkeitä etuja matkalla kohti ympäristöystävällisempää teollisuutta:
- Vähemmän jätettä : additiivinen valmistus vähentää jätettä merkittävästi verrattuna perinteiseen valmistukseen.
- Energiansäästö : kriittisten metallien, kuten vanadiumin, poistaminen vähentää energian tarvetta toimitusketjussa.
- Pidempi käyttöikä: homogeeninen kiteinen rakenne parantaa lujuutta ja vähentää osien vaihtotarvetta.
- Laajempi käyttö: kevyistä lentokoneista mukautettuihin proteeseihin, mikä edistää korkean tuoton kiertotaloutta.
- Perusta jatkokehitykselle : Ennustamismenetelmä voidaan toistaa muiden optimoitujen seosten luomiseksi käyttämällä yleisiä ja kierrätettäviä materiaaleja.
Tämä läpimurto ei ole pelkkä tekninen parannus: se on strateginen askel kohti teollista mallia, jossa yhdistyvät tehokkuus, saatavuus ja ympäristöystävällisyys korkean suorituskyvyn materiaaleissa.
