Группа исследователей из Центра исследований печати (CFPR) при Университете Западной Англии (UWE Bristol) разработала метод размещения затравки кристалла внутри платиновой структуры во время производства. Затем драгоценный камень может расти непосредственно внутри детали. Проект, возглавляемый исследователем Софи Бунс, называется neo-gemstone . Его цель — выращивать рубины и сапфиры в платиновых оправах, используя обрезки и остатки существующих драгоценных камней, вместо их добычи или выращивания в промышленных условиях.

Итак, что значит «вырастить» драгоценный камень? Драгоценные камни можно получить в лаборатории, помимо добычи в шахте. По сути, этот процесс ускоряет воссоздание условий, существующих в Земле, включая давление, температуру и химический состав, для кристаллизации чистых минералов. Команда CFPR использовала гибридную систему для выращивания драгоценных камней без воспроизведения этих промышленных условий.

Фотографии предоставлены организацией CREATE Education.

Затравочный кристалл должен был оставаться в точно заданном положении внутри металлической структуры, не смещаясь и не повреждаясь во время производства. Традиционные методы не могли удовлетворить этим требованиям. При литье по выплавляемым моделям расплавленный металл заливается в форму. Течение, плавучесть и термический удар могут сместить или разрушить любой затравочный кристалл внутри. Высокая температура плавления платины еще больше увеличивает этот риск. Лазерное порошковое спекание (LPBF) также оказалось непригодным. Деталь оставалась бы погруженной в металлический порошок на протяжении всего производства, что препятствовало бы доступу для введения затравочного кристалла перед продолжением процесса.

Гибридный процесс

Вместо этого команда использовала 5-осевой фрезерный станок HAAS, оснащенный системой лазерного осаждения металла проволокой (W-LMD), разновидностью направленного энергетического осаждения (DED) , и 5-осевой обработкой на станке с ЧПУ. Технология W-LMD позволяет создавать деталь слой за слоем, обеспечивая при этом ее доступность. Команда может приостановить осаждение, вручную установить затравку, а затем продолжить производство. Осаждение и чистовая обработка происходят на одном и том же станке, поэтому команде не нужно перемещать деталь на вторую станцию.

Исследователь Майкл Уайт также разработал вакуумную систему отвода, которая улавливает платиновые отходы, образующиеся в процессе механической обработки, для последующей переработки.

Проект «нео-драгоценный камень» все еще находится на стадии исследований, но он демонстрирует, как гибридная система может быть переконфигурирована в соответствии с требованиями конкретной детали. В данном случае задача заключалась в том, чтобы вставить затравочный кристалл, не повредив его. В другом применении тот же подход мог бы интегрировать датчик, изменить внутреннюю геометрию или восстановить другой материал в процессе обработки.

Источник