Produzione additiva per produrre acciaio inossidabile ad alta resistenza da parte del NIST e dell'Argonne National Laboratory
Secondo il sito Web di notizie sul design riportato il 3 novembre, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST), dell'Università del Wisconsin-Madison e dell'Argonne National Laboratory hanno creato uno degli acciai inossidabili più resistenti esistenti, 17-4 indurimento per precipitazione (PH)Acciaio inossidabile ha innovato un metodo di stampa 3D che stampa l'acciaio inossidabile con le stesse proprietà dell'acciaio inossidabile prodotto con metodi tradizionali.
Questo acciaio inossidabile è una lega forte e resistente alla corrosione utilizzata nella costruzione di navi mercantili, aerei passeggeri e centrali nucleari. Questa innovazione segna la stampa 3D continua dell'acciaio 17-4 PH pur mantenendo le sue proprietà originali.
Mentre l'uso della stampa 3D per realizzare parti in plastica è diventato più comune in tutti i settori, la produzione di additivi metallici a base di polvere (AD) è più complessa, in parte a causa dei rapidissimi cambiamenti di temperatura durante la stampa, la polvere subisce rapide fluttuazioni in un breve periodo di tempo. La produzione additiva di metalli essenzialmente salda insieme milioni di minuscole particelle simili a polvere utilizzando fonti ad alta energia come i laser, le fonde in un liquido e poi le raffredda in un solido.
Ma poiché la velocità di raffreddamento è elevata, creando uno stato di estremo disequilibrio, il processo di rapido riscaldamento e raffreddamento può causare rapidi cambiamenti nella struttura cristallina degli atomi nell'acciaio, rendendo impossibile determinare cosa sta accadendo nel materiale a il livello atomico, quindi è impossibile fare precisa La struttura cristallina non può determinare lo stato ottimale del materiale stampato.
Per affrontare questi problemi, i ricercatori hanno utilizzato la diffrazione di raggi X sincrona (XRD) per studiare la struttura cristallina durante i rapidi cambiamenti di temperatura, in modo da poter determinare la struttura interna della martensite durante la stampa. I ricercatori hanno utilizzato l'Advanced Photon Source (APS) di Argonne per sparare raggi X ad alta energia nel campione di acciaio durante il processo di stampa. In questo modo, i ricercatori sono stati in grado di mappare come è cambiata la struttura cristallina dell'acciaio durante la stampa.
Sebbene il ferro sia il componente principale dell'acciaio 17-4 PH, la sua composizione specifica comprende ben 12 diversi elementi chimici. Con una comprensione più chiara dei cambiamenti strutturali nell'acciaio durante il processo di stampa 3D, i ricercatori possono mettere a punto la composizione di questo acciaio e quindi controllare i risultati della stampa 3D. Questo approccio può essere applicato anche ad altri materiali, utilizzando XRD per ottimizzare altre leghe per la stampa 3D e fornire informazioni utili per costruire e testare modelli computerizzati in grado di prevedere la qualità finale delle parti stampate.