Исследователи разработали сверхэластичный сплав с памятью формы для 3D-печати

Слева показана электронная микрофотография порошка никель-титана. Порошок можно использовать для изготовления деталей, напечатанных на 3D-принтере, таких как решетки справа. Техас A&M Engineering

Инженеры Техасского университета A&M при поддержке Национального научного фонда США разработали сверхэластичный сплав с памятью формы (SMA) для 3D-печати. Материал предотвращает дефекты деталей, такие как коробление и расслоение, которые обычно возникают при 3D-печати этих материалов на оборудовании типа LPBF (лазерная порошковая сварка).

Никель-титановые SMA используются в аэрокосмической и биомедицинской технике, включая крылья самолетов и хирургические устройства, поскольку они возвращаются в исходное состояние после воздействия тепла или напряжения. Однако из-за дороговизны и ресурсоемкости производственного процесса использование никель-титановых SMA ограничено.

«Сплавы с памятью формы — это умные материалы, которые могут запоминать свою форму при высоких температурах», — сказал Лэй Сюэ, первый автор статьи об исследованиях и разработках. «Хотя их можно использовать по-разному, изготовление сплавов с памятью формы сложной формы требует точной настройки, чтобы гарантировать, что материал имеет желаемые свойства».

Большинство никель-титановых материалов повреждаются во время типичного процесса LPBF. Исследователи использовали систему для выбора оптимальных параметров для предотвращения дефектов и изготовления никель-титановых деталей, которые стабильно имеют сверхэластичность при растяжении при комнатной температуре на уровне 6%. По данным университета, этот процент почти вдвое превышает ранее зафиксированную сумму.

Эта разработка потенциально может повысить масштабируемость никель-титановых SMA, напечатанных на 3D-принтере. «Исследование может послужить руководством для печати никель-титановых сплавов с памятью формы с желаемыми механическими и функциональными характеристиками», — сказал Сюэ. «Если мы сможем адаптировать кристаллографическую текстуру и микроструктуру, у этих сплавов с памятью формы появится гораздо больше применений».