Ученые нашли способ «программировать» поведение металла в ходе 3D-печати

Исследовательские группы из Университета науки и технологий «МИСИС» и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН совершили прорыв в области аддитивного производства, научившись управлять физико-механическими характеристиками сплавов непосредственно в процессе их создания. В центре внимания ученых оказался никелид титана (нитинол) – материал с эффектом памяти формы, широко применяемый в высокотехнологичных отраслях.

Ученые нашли способ «программировать» поведение металла в ходе 3D-печати

Традиционные методы обработки никелида титана сложны и требуют множества промежуточных операций. Поэтому ученые сосредоточились на технологии селективного лазерного плавления (Laser Powder Bed Fusion), где изделие формируется послойным расплавлением металлического порошка под воздействием лазера. Ключевым открытием стало установление прямой зависимости между параметрами печати и конечными свойствами материала.

В ходе экспериментов команда варьировала мощность лазера и скорость его перемещения по рабочей платформе. Анализ полученных тонкостенных образцов показал, что эти режимы напрямую влияют на температуру фазового перехода, при которой материал «вспоминает» свою первоначальную форму, а также на фазовый состав и величину обратимой деформации.

«Главный результат работы – подтверждение того, что свойства сплава можно «настраивать» прямо в процессе печати, без дополнительной термообработки. Оказалось, что при изменении параметров лазерного синтеза температура фазовых превращений может смещаться почти на 45°C. Иначе говоря, мы получили возможность управлять температурой, при которой материал начинает восстанавливать форму», – отметил заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС Станислав Чернышихин (на фото).

Физико-математическое моделирование, проведенное совместно с коллегами из «Кинтех Лаб», позволило объяснить этот феномен. Расчеты динамики испарения компонентов показали, что основной механизм изменения свойств связан со смещением химического состава сплава. Из-за значительной разницы в температурах кипения и давлениях насыщенных паров никеля и титана, изменение мощности лазера приводит к неоднородному испарению элементов прямо во время синтеза, что и «программирует» новые свойства металла.

По словам ректора НИТУ МИСИС Алевтины Черниковой, это открытие закладывает фундамент для научно обоснованного подхода уже к 4D-печати, где управление свойствами объекта происходит локально уже на этапе его консолидации. Технология открывает путь к созданию персонализированных медицинских имплантатов, адаптированных под конкретного пациента, миниатюрных приводов для робототехники и гибких соединений нового поколения.

Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Manufacturing and Materials Processing.

Читайте также

Ученые МФТИ создали нейросеть по принципу мозжечка

Ученые МФТИ создали нейросеть по принципу мозжечка

Физики создали почти идентичные фотоны для будущих квантовых сетей

Физики создали почти идентичные фотоны для будущих квантовых сетей

В Китае создали установку, которая производит водород и пресную воду из морской воды

В Китае создали установку, которая производит водород и пресную воду из морской воды

В Сингапуре человекоподобные роботы начнут работать вместе с полицией к 2028 году

В Сингапуре человекоподобные роботы начнут работать вместе с полицией к 2028 году

Ростех представил робота DOKA RC5 для 3D-биопечати кожи

Ростех представил робота DOKA RC5 для 3D-биопечати кожи

ИИ впервые успешно прошел видео-тест Тьюринга в формате живого диалога

ИИ впервые успешно прошел видео-тест Тьюринга в формате живого диалога

Камера «Аквабласт» очищает детали без повреждения металла и резины

Камера «Аквабласт» очищает детали без повреждения металла и резины

Новый метод извлекает до 98% платины из старых автомобильных катализаторов

Новый метод извлекает до 98% платины из старых автомобильных катализаторов

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке