Washington (VS)
6 okt. 2014
2 minuten
Het 3D-printen met meerdere materialen tegelijk was tot nu toe voornamelijk voorbehouden aan kunststoffen. Het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van NASA en Caltech hebben nu ontdekt hoe je met meerdere metalen een component kunt printen.
Het combineren van verschillende metaallegeringen is voorheen wel gelukt onder laboratorium-omstandigheden, maar het integreren met bestaande productieprocessen bleek een uitdaging. Bijvoorbeeld bij het lassen van twee sub-componenten gemaakt uit verschillende metalen bleek de las niet sterk genoeg om veel kracht aan te kunnen.
Vloeiende overgang metaalsoorten
Het 3D-printen van een onderdeel bestaande uit meerdere metalen kent enorm veel voordelen voor engineers die onderdelen van een ruimtevaartuig ontwerpen. Volgens de onderzoekers van JPL is hun techniek voor het maken van vloeiende overgangen tussen verschillende metaallegeringen nu al vier jaar volop in ontwikkeling.
Suikerspin van metaal
Volgens een artikel in Scientific Reports combineerde het onderzoeksteam een proces waarbij metaalpoeder wordt geprint met een laser met een roteerproces, zodat tijdens het printer live gewisseld kan worden tussen verschillende metaalsoorten in poedervorm. In plaats van het opbouwen in lagen van onder naar boven, bouwt deze techniek het model op van binnen naar buiten. Hierbij worden laagjes metaal op een roterende staaf geprint. Een soort metalen suikerspin dus. Het team beschrijft ook een methode die lagen op een meer traditionele lineaire wijze print.
Component op maat
Het resultaat is een component met een cirkelvormige gradatie van legeringen vanaf het midden van het object naar de buitenzijde. Zo kan het team componenten maken met zeer precieze samenstellingen. Ook beschrijft het team een methode voor het combineren van metalen met koolstofvezels. Behalve ruimtevaartuigen zien de onderzoekers ook toepassingen in de luchtvaart en automotive industrie.
Zo heeft men een prototype gemaakt van een spiegelkoppeling (foto links) die meerdere metalen combineert. Het gedeelte bovenin zit het dichtst bij de spiegel en is gemaakt van een metaal met een lage temperatuurexpansie, dus het krimpt in de ruimte minder dan gewone metalen. Het onderste gedeelte is roestvast staal en kan worden vastgemaakt aan een stalen component van een ruimteschip.