3D-печать сверхтвердым вольфрамом стала реальностью благодаря революционной технологии

Ученые из Университета Хиросимы разработали инновационный метод 3D-печати одним из самых твердых материалов в промышленности. Прорыв заключается в способе работы с карбидом вольфрама-кобальтом (WC-Co) – сверхтвердым материалом, чья экстремальная прочность до сих пор делала аддитивное производство крайне затруднительным.

Сверхтвердые материалы незаменимы для режущих и строительных инструментов, но их природная жесткость создает огромные сложности при 3D-печати. Японские исследователи нашли решение – вместо полного расплавления материала они смягчают его в процессе печати. По заявлению команды, новая технология также значительно снижает отходы по сравнению с традиционным производством.

Процесс получил название "метод облучения горячей проволокой". Техника лазерного облучения горячей проволокой (также известная как лазерная сварка горячей проволокой) использует лазерный луч для смягчения карбидного стержня без полного расплавления, что предотвращает рост зерен и позволяет создавать аддитивную структуру. Для достижения оптимальных результатов между слоями вставляется промежуточный слой на основе никелевого сплава.

Ключевое преимущество техники "смягчение без плавления" заключается в том, что готовый материал сохраняет твердость свыше 1400 HV без дефектов или разложения структуры. Этот уровень твердости лишь немногим уступает сверхтвердым материалам вроде сапфира и алмаза – впечатляющий результат для 3D-печати.

Кейта Марумото, доцент Высшей школы передовой науки и инженерии Университета Хиросимы, отметил:

Подход к формированию металлических материалов через смягчение, а не полное расплавление, действительно новаторский. Он может применяться не только к твердым сплавам, которые были в фокусе этого исследования, но и к другим материалам.

3D-печать металлами намного сложнее работы с пластиками – металлические сплавы требуют экстремальных температур и проходят через сложные термические циклы с фазовыми изменениями в процессе обработки.

Новый метод японских исследователей может открыть путь к производству высокопрочных компонентов, которые раньше можно было изготовить только традиционными методами с высоким уровнем отходов материала.