Fisikawan adalah yang pertama mempelajari cara membuat produk baja tahan karat pada printer 3D - dan membuatnya lebih baik daripada produk tradisional.
Ketika kita berbicara tentang pencetakan 3D, yang kita maksud biasanya adalah produk plastik, meskipun printer diketahui dapat menggunakan logam, campuran, dan beton. Namun, bahan "sederhana" seperti baja tahan karat dianggap sangat tidak nyaman untuk teknologi pencetakan baru. Intinya adalah pada struktur mikro internalnya: baja tahan karat menggabungkan besi, karbon, dan nikel dengan aditif anti-korosi dari kromium dan molibdenum dan mengalami pemrosesan yang rumit dalam seluruh rangkaian pemanasan. Akibatnya, bahan ulet terbentuk, terdiri dari mikrokristal paduan yang padat, sementara batas-batas yang kuat yang menghubungkan partikel memberikan kekuatan yang cukup.
Para ilmuwan telah mencoba mereproduksi struktur ini menggunakan metode pencetakan 3D selama beberapa tahun. Sebagai aturan, untuk tujuan ini, mikropartikel paduan diterapkan pada substrat dan disinter dengan laser, dan dengan demikian produk kompleks terbentuk lapis demi lapis. Namun, produk tersebut ternyata lebih berpori daripada yang dibuat dengan metode tradisional seperti peleburan atau pengepresan. Pori-pori membuat struktur lebih rapuh, sehingga tidak selalu mungkin untuk menggunakan kenyamanan pencetakan 3D untuk produksi produk logam.
Baru sekarang Morris Wang dari Livermore National Laboratory. Lawrence (LLNL) dan rekan-rekannya telah berhasil mencetak baja tahan karat karbon rendah 3D (316L) yang bahkan lebih kuat dari paduan konvensional. Artikel para ilmuwan diterbitkan dalam jurnal Nature Materials, secara singkat menceritakannya dalam siaran pers LLNL. Untuk ini, sintering laser selama pembentukan setiap lapisan produk berakhir dengan pendinginan cepat, yang memaksa kristal paduan untuk berkemas lebih erat, memperkuat "dinding" yang menghubungkannya dan membuat material lebih kuat.
Selain itu, penulis telah meningkatkan algoritme komputer yang mengontrol proses pencetakan, mencapai kontrol yang lebih tepat atas struktur material pada skala mikro dan bahkan skala nano. Langkah-langkah ini berhasil: percobaan laboratorium menunjukkan bahwa baja tahan karat cetak 3D, di bawah beberapa beban, tiga kali lebih tinggi dari nilai standar untuk bahan ini.
“Deformasi pada logam sebagian besar didorong oleh perpindahan cacat skala nano dan interaksinya dengan struktur mikro,” kata salah satu penulis karya tersebut, Thomas Voisin. "Kami menemukan bahwa" struktur sel "[alloy - NS] yang dihasilkan bertindak sebagai" filter ", memungkinkan beberapa cacat untuk bergerak bebas - yang memberikan fleksibilitas yang diinginkan, sementara menghalangi yang lain - yang membuat material menjadi kuat."