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

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Метеостанция с ИИ различает 12 видов облаков

Метеостанция с ИИ различает 12 видов облаков

Живые клетки грудного молока программируют здоровье младенца

Живые клетки грудного молока программируют здоровье младенца

Китай разрешил городские тесты роботакси Xpeng и СП Volkswagen/JAC

Китай разрешил городские тесты роботакси Xpeng и СП Volkswagen/JAC

Apple представила iPad mini 2026 с OLED-экраном и чипом A20 Pro — но есть нюанс

Apple представила iPad mini 2026 с OLED-экраном и чипом A20 Pro — но есть нюанс