Ultraljud kan ge starkare 3d-utskrivna legeringar

Ultraljud ger metallegeringar i 3d-utskrifter en mer regelbunden mikrostruktur, vilket därmed gör den starkare än konventionella utskrifter. Det visar en studie som nyligen publicerades i Nature Communications. Bakom forskningen står RMIT University i Australien.

– Om du tittar på den mikroskopiska strukturen hos 3d-printade legeringar så utgörs de ofta av stora och utdragna kristaller. Det här kan göra dem mindre lämpade för ingenjörsmässiga tillämpningar, på grund av en lägre mekanisk prestanda och en ökad benägenhet till att spricka under printningen, säger studiens huvudförfattare Carmelo Todaro vid RMIT:s School of Engineering, i ett pressmeddelande.

Men den mikroskopiska strukturen hos de legeringar som forskarteamet utsatte för högfrekventa ljudvågor under utskriften såg markant annorlunda ut. Kristallerna var väldigt tunna och helt likaxliga vilket innebär att de hade formats likvärdigt i alla riktningar genom hela den utskrivna metalldelen.

Teamet testade två kommersiellt tillgängliga legeringar. Dels en titanlegering som ofta används till delar för flygindustrin och biomekaniska implantat samt en nickelbaserad legering som är vanlig inom sjöfart och oljeindustrin. Tester visade att delarna tillverkade med ultraljud hade en tolv procent högre draghållfasthet och sträckgräns än konventionella utskrifter.

Genom att slå av och på ultraljudet under samma utskrift kunde teamet demonstrera hur ett och samma objekt kan ges olika mikrostruktur och sammansättning. Forskarna tror att deras lösning kan skalas upp och de hoppas att studien kan väcka ett intresse för att ta fram specialdesignad ultraljudsutrustning för 3d-utskrifter.