ИССЛЕДОВАТЕЛИ ИЗ ИНСТИТУТА ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ (IWM) РЕЙНСКО-ВЕСТФАЛЬСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА АХЕНА (RWTH) И ИНСТИТУТА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МАТЕРИАЛОВ ФРАУНГОФЕРА (IFAM) В РАМКАХ ПРОЕКТА "LPBF POWDER KIT" (НАБОР ПОРОШКОВ ДЛЯ LPBF) РАЗРАБОТАЛИ РЕШЕНИЕ ДЛЯ РАБОТЫ СО СМЕСЯМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ, ЧТОБЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ МОГ ПОЛУЧИТЬ НУЖНЫЕ ЕМУ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА С ПОМОЩЬЮ НЕБОЛЬШОГО НАБОРА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ И ГИБКО РЕГУЛИРОВАТЬ СПЛАВЫ.

Как отмечается в пресс-релизе Института Фраунгофера IFAM: "В традиционных, субтрактивных производственных процессах существуют сотни различных сталей, алюминиевых сплавов, износостойких кобальто-хромовых сплавов и многое другое для каждого конкретного применения. В 3D-печати выбор всех металлических материалов ограничен менее чем 30 материалами, поэтому не все требования могут быть охвачены".

В основе проекта лежит идея, что ассортимент материалов для аддитивного производства может быть специально расширен с помощью "Набора порошков для LPBF", который может состоять, например, из порошков на основе железа с углеродом и без, хрома, никеля, молибдена и карбида титана. Часто требуемые свойства материала включают, например, коррозионную стойкость, прочность, твердость и теплопроводность. Многие стальные сплавы состоят из одних и тех же элементов, таких как углерод, хром и никель, но различаются их пропорциями.

Разработанный исследователями процесс включает в себя выбор состава сплава на основе профиля специфических требований к материалу, определение композиции порошка с использованием методов термодинамического моделирования и его приготовление с использованием адаптированных процессов смешивания и гомогенизации. Затем определяются оптимальные параметры процесса, и материал проходит квалификацию путем микроструктурной характеризации и испытания механических свойств. После смешивания порошка сплав создается в процессе последующего плавления лазерным лучом. Энергия лазера расплавляет металлические частицы и создает желаемый сплав. В конце процесса получается готовый компонент с заданными свойствами материала.

Первым конкретным применением в рамках проекта стало производство коррозионно-стойких нержавеющих сталей для специально настроенных профилей свойств путем легирования с помощью "Набора порошков для LPBF". В ходе разработки были определены факторы влияния, способствующие образованию хорошего коррозионно-стойкого сплава, и проведены испытания качества сплава, ориентированные на конкретное применение. В результате было показано, что коррозионно-стойкие инструментальные и дуплексные стали, легированные в процессе LPBF, обладают большей стойкостью, чем соответствующий базовый порошок, и что они достигли желаемых целевых свойств. Еще одним преимуществом является возможность регулировки микроструктуры с помощью адаптированных параметров лазера. Примером этого являются различные размеры карбидов в структуре инструментальных сталей.

В пресс-релизе подчеркивается, что этот исследовательский проект будет особенно полезен компаниям, которые занимаются производством порошков и должны поставлять продукцию разным клиентам с различными требованиями, причем зачастую их клиенты это малые и средние предприятия. Производство металлических порошков обычно занимает четыре недели. Если клиент хочет получить небольшие партии разных материалов, то время ожидания готовой продукции сильно возрастает. После закупки основных материалов можно использовать "Комплект порошков для LPBF", чтобы задать желаемые свойств материала и обеспечить производство в случае появления проблем с поставками. Следующим этапом развития является автоматизированный расчет и корректировка порошковой смеси для разработки конкретного продукта.

  Источник