Monashin yliopiston insinöörit ovat kehittäneet uuden 3D-tulostettavan titaaniseoksen, jonka ainutlaatuinen mikrorakenne tekee siitä erittäin vahvan. Se ei ole ainoastaan vahvempi kuin useimmat muut titaanimuodot, vaan sillä on suurin ominaislujuus kaikista 3D-painetuista metallista.
Titaaniseoksia on arvostettu teollisuudessa lujuutensa ja suhteellisen pienen painonsa vuoksi, joten ne sopivat ihanteellisesti käytettäväksi lentokoneissa ja muissa ajoneuvoissa. Mutta aina on parantamisen varaa, ja Monashin yliopiston tutkijoiden äskettäin kehittämällä seoksella ei ole vain suurempi lujuus, vaan koska se on 3D-tulostettu, se on helpompi muotoilla haluamaansa muotoon.
Tiimi aloitti tavanomaisella 3D-tulostustekniikalla, jossa sulatettiin laserilla metallijauhetta ja se sulatettiin kerros kerrokselta kiinteäksi aineeksi. Tässä tapauksessa jauhettu metalli on tavallinen beeta-titaaniseos. Seuraavaksi materiaali lämpökäsitellään 480-520 asteen (896-968 astetta F) lämpötiloissa, mikä luo mikrorakenteen, joka antaa seokselle sen uskomattoman lujuuden.
Käsittely saa titaanihiukkaset asettumaan yhteen nanorakeiden muodossa, jotka sulautuvat "nanotwin"-rakenteiksi, joilla jokaisella on yhteinen puoli. Tämä on ensimmäinen titaaniseos, jolla on tämä rakenne, mikä tekee siitä paljon vahvemman kuin tavalliset titaaniseokset.
Testeissä ryhmä osoitti, että uudella titaaniseoksella on venymä ja vetolujuus yli 1 600 MPa. Vertailun vuoksi useimpien kaupallisten titaaniseosten lujuus on noin 1000 MPa. Tämä on myös kaikkien muiden 3D-tulostettujen metalliseosten suurin ominaislujuus, tiimi sanoi.
Tutkimuksen johtava tutkija, professori Huang Aijun sanoi: "Tuloksemme tarjoavat täysin uudenlaisen lähestymistavan kaupallisten metalliseosten saostusvahvistukseen, jota voidaan käyttää monimutkaisen muotoisten todellisten osien valmistamiseen kantaviin sovelluksiin. Toistaiseksi tämä sovellus on ollut ei ole missään titaaniseoksessa. 3D-tulostus yhdistettynä yksinkertaiseen lämpökäsittelyyn tarkoittaa myös huomattavasti alhaisempia prosessikustannuksia verrattuna muihin samanvahvisiin materiaaleihin."
Tieteellisen ja teknisen henkilöstön jatkuvan tutkimuksen myötä 3D-tulostustekniikkaa ja 3D-tulostusmateriaaleja parannetaan ja parannetaan jatkuvasti, mikä luo edellytykset 3D-tulostuksen nopealle kehitykselle.