Японські дослідники розробили технологію 3D-друку для міцніших і легших деталей електромобілів

Ця інновація використовує технологію лазерно-порошкового плавлення (L-PBF) для підвищення міцності деталей з алюмінієвих і сталевих сплавів, що є значним кроком вперед в адитивному виробництві, повідомляє 24 Канал з посиланням на Sci Tech Daily.

Чому це вигідно?

Адитивне виробництво, або 3D-друк, трансформує методи виробництва, заощаджуючи матеріали та пропонуючи адаптивність до нових конструкцій. В автомобілебудуванні, особливо для електромобілів, легкі та міцні деталі мають важливе значення.

Японські дослідники зосередилися на використанні технології L-PBF для створення міцних мультиматеріальних компонентів, таких як стійки підвіски амортизаторів, шляхом друку алюмінієвих і сталевих сплавів.

Повномасштабний прототип автомобільної підвіски, виготовленої за допомогою L-PBF / Кент Яманака

Проблеми методу

Однак виникли проблеми, пов'язані з утворенням крихких перехідних зон між двома металами під час процесу лазерного плавлення.

Ці слабкі місця, відомі як інтерметаліди, ставили під загрозу технічну цілісність матеріалу. Доцент Кента Яманака пояснив:

Мультиматеріали є актуальною темою в адитивному виробництві через гнучкість процесу. Однак на межі розділу між різнорідними металами можуть утворюватися крихкі інтерметаліди, які роблять матеріал легшим, але більш крихким.

Щоб вирішити цю проблему, дослідники вивчили вплив різних швидкостей проходження лазера на міцність матеріалу. Друкуючи стійки автомобільних амортизаторів з різною швидкістю, вони проаналізували кристалічну структуру на межі розділу металів.

Вони виявили, що збільшення швидкості проходження лазера значно зменшує утворення крихких інтерметалічних сполук, таких як Al₅Fe₂ і Al₁₃Fe₄.

Вища швидкість спікання сприяла процесу, відомому як нерівноважне затвердіння, мінімізуючи відділення речовин, які призводять до появи слабких місць у матеріалі.

В результаті надруковані деталі продемонстрували надзвичайно міцну поверхню з'єднання, прокладаючи шлях до довговічних і легких автомобільних компонентів. Це дозволяє ефективно виробляти надійні деталі електромобілів та зменшувати відходи матеріалів завдяки передовим методам 3D-друку.