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 %.
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.
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
