Аддитивное производство (AM), также известное как 3D-печать металлом, создает объекты путем добавления материала слой за слоем. Основным исходным материалом для АС является металлический порошок, который в основном производится с использованием метода, называемого распылением, при котором поток расплавленного металла разбивается на мелкие капли с помощью струй воздуха или воды. Однако, несмотря на широкое распространение, распыление дает плохой выход, оно дорого и негибко в отношении типов материалов, с которыми оно может работать. Группа исследователей из Индийского института науки (IISc) под руководством Кушика Вишванатана, доцента кафедры машиностроения, определила альтернативный метод производства металлических порошков, который позволяет обойти эти проблемы. Это имеет интересные последствия для процессов AM в целом, включая такие области, как производство биомедицинских имплантатов.
В шлифовальной промышленности удаляемый материал, называемый металлической стружкой, часто выбрасывается как отходы. Обычно он имеет волокнистую форму, похожую на металлическую стружку, но часто также выбрасывает идеально сферические частицы. Ученые давно предполагают, что эти тела проходят через процесс плавления, чтобы принять сферическую форму , что ставит некоторые интересные вопросы: вызывает ли плавление тепло от измельчения? Там вообще плавится? Команда Вишванатана показала, что эти порошкообразные металлические тела образуются в результате плавления под действием высокой температуры .от окисления, экзотермической реакции, в поверхностном слое. Затем они усовершенствовали этот процесс для производства большого количества сферических порошков, которые собираются и обрабатываются для дальнейшего использования в качестве исходного материала в AM. Их исследование показывает, что эти частицы работают так же хорошо, как коммерческие порошки, распыляемые газом, в контексте металлического AM.
Прити Ранджан Панда, доктор философии. студент Центра проектирования и производства продуктов IISc и один из авторов исследования, говорит: «У нас есть альтернативный, более экономичный и изначально масштабируемый способ изготовления металлических порошков, и качество готовых порошков кажется очень конкурентоспособным, когда по сравнению с обычными порошками газового распыления».
Что касается применения их результатов, Вишванатан объясняет: «В последнее время наблюдается значительный интерес к внедрению металлического AM, потому что по своей природе он обеспечивает значительную настройку и дает свободу дизайна. Однако большая стоимость стандартных металлических порошков была камнем преткновения. надеемся, что наша работа откроет новые возможности для производства более дешевых и доступных металлических порошков».
«Снижение стоимости процесса AM (с помощью экономичных порошков) может расширить спектр материалов в таких ситуациях, как производство биомедицинских имплантатов, которые могут стать дешевле и доступнее», — добавляет Хариш Сингх Дхами, доктор философии. студент кафедры машиностроения и соавтор этого исследования. Исследователи говорят, что получение металлического порошка с помощью истирания также имеет потенциал в других высокопроизводительных приложениях, таких как авиационные двигатели , где требуется высокая степень специфичности и сложности.
В настоящее время металлические порошки, как правило, производятся на установке для распыления, требующей транспортировки для литья и переработки, что создает большую цепочку поставок. Это работает для распространенных металлов, таких как алюминий, указывает Вишванатан, но для стратегических материалов (таких как тантал и литий), где экстракция сама по себе является сложным процессом, было бы выгодно иметь масштабируемый процесс производства металлических порошков. Тогда, в принципе, вся цепочка поставок может быть размещена на одном объекте — возможность, которую может предложить их технология.
