Новий 3D-титан для ракет і супутників: дешевше, швидше, надійніше

Інженери з RMIT University створили новий тип 3D-друкованого титану, який приблизно на третину дешевший за стандартні сплави на кшталт Ti-6Al-4V. Дорожчий ванадій у складі замінили доступнішими елементами, водночас отримавши підвищену міцність і кращу пластичність. Ключова перевага — уникнення колончастої мікроструктури, яка часто робить адитивні метали анізотропними. Університет уже подав тимчасову патентну заявку і шукає промислових партнерів; економія собівартості друку сягає 29 %.

Кандидат наук та провідний автор дослідження Раян Брук оглядає зразок нового титану. Джерело: rmit

Наукова основа роботи описана в журналі Nature Communications. Команда RMIT запропонувала compositional criteria — набір показників, що дозволяє ще на етапі підбору легувальних елементів передбачити перехід від колончастої до рівнозернистої структури (CET) під час металевого 3D-друку. Дослідники порівняли параметри P (*constitutional supercooling parameter), Q (фактор обмеження росту) та ΔTs (діапазон твердіння) на прикладах систем Ti-Fe, Ti-Cu, Ti-Cu-Fe та Ti-Mo (метод DED-LB) і показали, що найнадійнішим предиктором рівнозернистості в адитивному виробництві є саме P. Це відкриває шлях до раціонального легування та стабільних механічних властивостей без надмірної післяобробки.

Подія в Києві на перетині мистецтва, космосу та технологій! Дізнатися більше
Новий сплав з використанням дешевших і доступніших матеріалів замість ванадію. Джерело: rmit

У RMIT підкреслюють потенціал новинки для авіакосмічної та медичної галузей: дешевші порошки й передбачувана мікроструктура зменшують вартість деталей і пришвидшують шлях до сертифікації. Зразки виготовили та випробували в Advanced Manufacturing Precinct університету.

Для космічної техніки критичні маса, надійність і терміни виробництва. Дешевший і міцніший 3D-друкований титан спрощує виготовлення топологічно оптимізованих елементів — від кріплень і панелей приладів до корпусів мікродвигунів і оптичних платформ. Рівнозерниста структура означає більш однорідні властивості, що корисно під час вібраційних навантажень, термоциклів та збірки точних інструментів. Це може знизити вартість місій і прискорити оновлення наукових інструментів на орбіті та в глибокому космосі.

Новий 3D-друкований титановий сплав від RMIT — лише перший крок до справжньої фабрики на орбіті. Хочете зрозуміти, як 3D-друк працює у невагомості, чому він критично важливий для оперативного ремонту супутників, будівництва місячних баз із реголіту та майбутньої колонізації Марса? Читайте детальні пояснення у матеріалі «Як працює 3D-друк у космосі та як він допоможе колонізувати Місяць і Марс».

За матеріалами nature, rmit, interestingengineering

Новини інших медіа
Г’ю Еверетт. Як з’явилася теорія мультивсесвіту
Обсерваторія LISA допоможе відкрити нову популяцію екзопланет
Одна світлина комети 144 роки тому перевернула уявлення людства про небо
Звідки прилітають комети? Запрошуємо школярів на зустріч з астрофізикинею Оленою Шубіною
Дві чорні діри виявились несподівано важкими для раннього Всесвіту
Більшість вуглецю на Землі походить із віддалених куточків Сонячної системи
Роман про кінець світу приніс фантасту Букерівську премію
На околицях Сонячної системи виявили космічного вигнанця з дивною орбітою
Науковці змоделювали безжиттєву Землю віком 5 млрд років
Телескоп Subaru показав форму та температуру ядра комети Енке