همانطور که در پست های قبلی هم اشاره شده است، پرینت سه بعدی مواد پایه فلزی، یک فناوری طوفانی و انقلابی (Disruptive Technology) است که در صنایع مختلف شامل هوافضا، پزشکی و خودروسازی، کاربردهای فراوانی دارد. ساخت قطعات فلزی به صورت لایه بر روی لایه، آزادی در طراحی را افزایش داده و موجب انعطاف پذیرتر شدن فرایند تولید می گردد که در نتیجه می توان شکل های پیچیده را تولید کرد و در عین حال زمان کم تری برای تولید و انتقال محصول نهایی به بازار مورد نیاز خواهد بود. تا پیش از این، محققین تنها آلیاژهای محدودی مانند AlSi10Mg، TiAl6V4، CoCr و اینکونل-718 را می توانستند پرینت کنند و امکان تولید بیش از 5500 آلیاژ مورد استفاده در صنعت از طریق پرینت سه بعدی وجود ندارد که به دلیل فرایند انجماد حین فرایند پرینت است که منجر به میکروساختار نامطلوب همراه با دانه های ستونی بزرگ و عیوب متناوب می گردد.
در یک پژوهش فوق العاده با ارزش که اخیرا توسط محققین دانشگاه کالیفرنیا در مجله معتبر nature منتشر شده است، برای حل مشکلات مرتبط با انجماد در آلیاژها در فرایند پربنت سه بعدی، از نانوذرات به عنوان جوانه زا استفاده شده است که در حین فرایند پرینت سه بعدی، فرایند انجماد را کنترل می کنند. در این پژوهش، نانوذرات جوانه زا با توجه به اطلاعات کریستالوگرافی انتخاب شده و همراه با پودر آلیاژها آلومینیوم سری 6061 و سری 7075 مورد استفاده قرار گرفتند. این آلیاژها که بدون افزودن نانوذرات جوانه زا امکان تولیدشان وجود نداشت، با استفاده از این نانوذرات جوانه زا به صورت سه بعدی پرینت شدند. برای این کار از ذوب لیزری استفاده شده است. در نتیجه، نمونه هایی بدون ترک، دانه های هم محور (equiaxed)، و ریزدانه ساخته شدند که استحکام فوق العاده بالایی دارند.
این رویکرد می تواند برای پرینت سه بعدی سایر آلیاژها و فلزات نیز مورد استفاده قرار گیرد که از این طریق ممکن است بتوان آلیاژهایی مانند سوپرآلیاژهای پایه نیکل جوش-ناپذیر و ترکیب های بین فلزی را تولید نمود. این فناوری می تواند در فرایندهای متداول مانند جوشکاری و ریخته گری نیز مورد استفاده قرار گیرد چون در این فرایندها نیز ترک های انجماد ایجاد می شود. لازم به ذکر است که برای حفظ کشور در رقابت با سایر کشورها و تضمین پویایی صنعت کشور، ضروری است که به فناوری پرینت سه بعدی توجه شود. سرمایه گذاری گسترده در این زمینه، پیش شرط حفظ صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا، مهندسی-پزشکی در آینده است.
منبع: DOI :10.1038/nature23894