Менше витрат. Вчені вперше успішно надрукували на 3D-принтері один із найтвердіших матеріалів у світі

Дослідники з Японії розробили новий метод 3D-друку твердого сплаву карбіду вольфраму з кобальтом. Технологія дозволяє зменшити витрати дорогих матеріалів, зберігаючи високу міцність і твердість виробів.

Про це пише видання ScienceDaily.

Карбід вольфраму з кобальтом (WC-Co) широко застосовують для виготовлення ріжучих інструментів, свердел, деталей для обробки металу та будівельного обладнання. Він дуже стійкий до зношування й великих навантажень, однак його виробництво дороге, адже потребує значної кількості вольфраму та кобальту.

Команда з Університету Хіросіми запропонувала інший підхід. Замість традиційного пресування й спікання порошків вони використали лазерний 3D-друк із попередньо нагрітим дротом. Такий спосіб дає змогу наносити матеріал лише там, де він потрібен, що допомагає скоротити витрати дорогої сировини.

Особливість технології полягає в тому, що матеріал не розплавляють повністю. Його лише достатньо нагрівають, щоб сформувати потрібний шар. Це допомагає зберегти структуру карбіду вольфраму, яка відповідає за його високу твердість.

Автор дослідження Кейта Марумото пояснив, що карбід вольфраму використовують для ріжучих інструментів, але через високу вартість вольфраму й кобальту дуже важливо скоротити витрати матеріалу. За його словами, адитивне виробництво дозволяє наносити сплав тільки на необхідні ділянки.

Під час випробувань дослідники отримали зразки без суттєвих дефектів із твердістю понад 1400 HV за шкалою Віккерса. Це один із найвищих показників серед промислових матеріалів, хоча він поступається алмазу та сапфіру.

Спочатку один із варіантів друку призводив до часткового руйнування карбіду вольфраму, а інший не забезпечував потрібної твердості. Проблему вдалося вирішити, додавши проміжний шар із нікелевого сплаву та точно контролюючи температуру під час друку.

Дослідники зазначають, що тепер працюватимуть над зменшенням ризику появи тріщин, підвищенням довговічності виробів і друком деталей складнішої форми. Вони також вважають, що принцип формування металів без повного плавлення можна буде застосувати й до інших матеріалів.