Aleaciones de titanio impresas en 3D bajo un microscopio electrónico:muestra a la izquierda con cristales alargados se imprimieron de forma convencional, mientras que muestra a la derecha con más fino, Se imprimieron cristales más cortos sentados en un generador ultrasónico. Crédito:Universidad RMIT
Los investigadores han utilizado vibraciones de sonido para agitar los granos de aleación de metal en una formación más apretada durante la impresión 3-D.
Un estudio recién publicado en Comunicaciones de la naturaleza muestra que las ondas sonoras de alta frecuencia pueden tener un impacto significativo en la microestructura interna de las aleaciones impresas en 3D, haciéndolos más consistentes y fuertes que los impresos convencionalmente.
Autor principal y Ph.D. candidato de la Escuela de Ingeniería de la Universidad RMIT, Carmelo Todaro, dijo que los resultados prometedores podrían inspirar nuevas formas de fabricación aditiva.
"Si observa la estructura microscópica de las aleaciones impresas en 3D, a menudo están formados por cristales grandes y alargados, Todaro explicó.
"Esto puede hacerlos menos aceptables para aplicaciones de ingeniería debido a su menor rendimiento mecánico y su mayor tendencia a agrietarse durante la impresión".
"Pero la estructura microscópica de las aleaciones a las que aplicamos ultrasonido durante la impresión se veía marcadamente diferente:los cristales de la aleación eran muy finos y completamente equiaxiales, lo que significa que se habían formado por igual en todas las direcciones a lo largo de toda la pieza metálica impresa ".
Las pruebas mostraron que estas piezas tenían una mejora del 12% en la resistencia a la tracción y el límite elástico en comparación con las fabricadas mediante la fabricación aditiva convencional.
Visualización de la estructura del grano en Inconel 625 impreso en 3D lograda al encender y apagar el ultrasonido durante la impresión. Crédito:Universidad RMIT
El equipo demostró su enfoque de ultrasonido utilizando dos aleaciones de grado comercial importantes:una aleación de titanio comúnmente utilizada para piezas de aviones e implantes biomecánicos, conocido como Ti-6Al-4V, y una superaleación a base de níquel que se utiliza a menudo en las industrias marítima y del petróleo llamada Inconel 625.
Simplemente encendiendo y apagando el generador de ultrasonidos durante la impresión, El equipo también mostró cómo se pueden hacer partes específicas de un objeto impreso en 3D con diferentes estructuras y composiciones microscópicas. útil para lo que se conoce como calificación funcional.
Coautor del estudio y supervisor del proyecto, El distinguido profesor de RMIT, Ma Qian, dijo que esperaba que sus resultados prometedores despertarían el interés en los dispositivos de ultrasonido especialmente diseñados para la impresión 3D de metales.
"Aunque usamos una aleación de titanio y una superaleación a base de níquel, esperamos que el método pueda ser aplicable a otros metales comerciales, como los aceros inoxidables, aleaciones de aluminio y aleaciones de cobalto, "Dijo Qian.
"Anticipamos que esta técnica se puede ampliar para permitir la impresión en 3D de la mayoría de las aleaciones de metales industrialmente relevantes para piezas estructurales de mayor rendimiento o aleaciones de clasificación estructural".
El artículo 'Control de la estructura del grano durante la impresión 3D de metales mediante ultrasonidos de alta intensidad' se publica en Comunicaciones de la naturaleza .
