Porównywanie trójwymiarowych części drukowanych z częściami wykonanymi metodą odlewania ciśnieniowego

Produkcja dodatków w wielu badaniach została porównana z tradycyjnymi technikami wytwarzania, takimi jak na przykład formowanie wtryskowe. W badaniu zatytułowanym "Zastosowanie selektywnego topienia laserowego w celu zwiększenia wydajności stopu AlSi9Cu3Fe" grupa badaczy porównała części wykonane przy użyciu druku 3D z częściami wykonanymi za pomocą odlewu ciśnieniowego, używając tego samego materiału.

Aluminium a jego stopy mają doskonały stosunek wytrzymałości do ciężaru, a AlSi9CuFe jest często stosowany w przemyśle motoryzacyjnym ze względu na jego wytrzymałość mechaniczną. Jest łatwy w obróbce i zwykle jest przetwarzany przez odlewanie ciśnieniowe, ale metoda ma swoje wady.

"Odlewanie ciśnieniowe (HPDC) umożliwia produkcję dużych partii o wysokiej jakości powierzchni", naukowcy twierdzą. "W porównaniu z odlewaniem grawitacyjnym możliwe jest wytwarzanie jeszcze bardziej złożonych kształtów, ale wciąż trudno jest sprostać obecnym wymaganiom dotyczącym porowatych struktur lub bardzo małych rozmiarów. Dodatkowo, proces HPDC jest ograniczony przez tworzenie defektów, takich jak błony tlenkowe, wnęki skurczowe, porowatość powietrza itp., Których nie można wyeliminować. Takie defekty osłabiają następnie odlewy w sposób strukturalny i wykluczają je do użytku w aplikacjach bezpieczeństwa. "

Dlatego też naukowcy przeprowadzili badanie, w którym do produkcji części wykorzystano druk 3D SLM i odlewania ciśnieniowe. ten sam stop. Następnie porównali właściwości części. Porowatość badano w próbkach, a transmisyjną mikroskopię elektronową wykorzystano do obserwacji nanostrukturalnych cech mikrostruktury. Przeprowadzono jednoosiowe testy rozciągania, testy ściskania i pomiar twardości. Powierzchnie szczelin badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.

"W porównaniu z mikrostrukturą odlewaną składającą się z dendrytów α-Al i lamelarnych eutektycznych Al-Si, SLM daje w hierarchicznie heterogennej mikrostrukturze" - podsumowują naukowcy. "Ziarna są ułożone w basenach ze stopu reprezentujących materiał stopiony i zestalony pojedynczymi ścieżkami laserowymi w kierunku najwyższego gradientu temperatury. Wykazują one bardzo drobną podstrukturę komórkową, w której komórki stałego związku α-Al przesycone Si i Cu są rozdzielane przez sieć eutektyczną utworzoną przez sześcienne cząstki czystego Si, o wielkości 30-70 nm. "

Wydrukowane w 3D części wykazywały bardzo drobną mikrostrukturę, a ogólnie rzecz biorąc, części produkowane w procesie produkcji dodatków wykazywały większą wytrzymałość niż te wytwarzane przez odlewanie ciśnieniowe, ponieważjak również większa plastyczność. Jest to godne uwagi, ponieważ pokazuje, że druk 3D może przezwyciężyć kompromis między wytrzymałością a ciągliwością występującą w tak wielu metalach i stopach. Naukowcy wywnioskowali, że drukowanie 3D może poprawić osiągi stopu w porównaniu z odlewaniem ciśnieniowym, a także tworzyć bardziej złożone i lekkie konstrukcje, otwierając nowe aplikacje

To badanie jest kolejnym przykładem tego, jak drukowanie 3D może poprawić się dzięki tradycyjnym technikom wytwarzania. Drukowanie 3D jest często okrzyknięte za jego zdolność do przyspieszenia produkcji, zaoszczędzenia pieniędzy i produkcji bardziej złożonych i lekkich komponentów niż w przypadku tradycyjnej produkcji, ale badania naukowców pokazują, że bardzo mikrostruktura materiałów drukowanych w 3D może być lepsza niż w przypadku tych samych materiałów wykonane w tradycyjny sposób.