Texas A&M Üniversitesi ve ABD Hava Kuvvetleri'nden bilim insanları, çeliğin ve diğer metallerin en güçlü türlerinin 3D baskısını yapmak için yeni bir yol geliştirdiklerini söylüyorlar. Lazerle eritilmiş bir çelik tozu kullanarak yapılan bu işlem, kaynak tozu gibi teknolojilerin izinden gidiyor.
Araştırmacılar, hangi lazer ayarlarının baskı kusurlarını en aza indireceğini ölçmek için işlemde matematiksel bir model kullandılar ve 3D baskıyla elde edilmiş oldukça güçlü çelik ürünler elde ettiler. Matematiksel model ve sonuçları, araştırma ekibinin makalesinde 'optimizasyon sistemi' olarak sunuluyor.
Matematiksel model çeliğin üretim sürecinde tasarruf sağlıyor
Uzmanlar, matematiksel modelin hesaplama sürecinden tasarruf sağladığını belirtiyor. Yani yeni fikir, neredeyse sonsuza dek sürebilen geleneksel yinelemeli veya permütasyonlu bir algoritmaya kıyasla oldukça fazla zaman kazandırıyor. Ekip, sistemi ilk olarak AF9628 adı verilen korozyona dayanıklı çelikten yapılmış bir lazer eritme (SLM) katkı maddesi örneği üzerinde kullandı.
Uygulanan yöntemle yoğun ve güçlü numuneler, çok çeşitli işlem parametreleri üzerinde başarıyla üretildi ve AF9628 için bir SLM işleme haritası oluşturuldu. Basılan örnekler, herhangi bir 3D baskılı alaşım için 1.4 GPa'ya kadar gerilim mukavemeti gösterdi. Bu rakam, şimdiye kadar elde edilen en yüksek sağlamlığı tanımlıyor.
Çeliğin yapısındaki karbon oldukça kırılgan olabiliyor ve katkı üretiminde kullanılan teknikler, gözeneklilik adı verilen kusurları ortaya çıkarabiliyor. Araştırmacılardan İbrahim Karaman, "Gözenekler, 3D baskı için kullanılan hammadde çok güçlü olsa bile, yazdırılan 3D nesnenin gücünü keskin bir şekilde azaltabilen küçük deliklerdir" diyor.
Uzmanlar, gözenekleri en aza indirmek için, toz ve diğer kaynak türlerindeki araştırma tekniklerini kullandılar. Metal tozu, iki metal parçası arasındaki bağlayıcı maddeyi oluşturmak için ısıtıldı. Araştırmacılar, saniyedeki lazer darbesi sayısını ve lazerin gücünü değiştirip 3D baskı modellerini geliştirmek ve hassas ayarlamalar yapabilmek için bir kaynak modeli uyarladılar. Her denemede, son modellerin iyi çalışıp çalışmadığını anlamaya çalıştılar.
Yapılan çalışma, çelik üreticilerinin 3D baskı ile deneyler yaparken geliştirme süresinden ve harcadıkları malzemelerden tasarruf edebilmelerini sağlıyor. Ayrıca 3D baskıyla elde edilen ultra sert karbon çelikler de endüstri için de büyük bir yenilik olabilir.
