Fabrisonic использует технологию UAM в исследовании НАСА для борьбы с коррозией 3D-печати

Компания Fabrisonic, специализирующаяся на 3D-печати твердотельных металлов, использовала свой запатентованный процесс ультразвукового аддитивного производства (UAM) для успешного объединения различных аморфных сплавов в мультиметаллическую оболочку.

Работая в рамках исследования НАСА SBIR, компания применила ультразвуковую энергию вместо обычного метода лазерной 3D-печати для объединения разнородных коррозионностойких сплавов. Используя свою запатентованную технологию производства, Fabrisonic смогла соединить металлы с кристаллическими подложками, не разрушая при этом ни одного из их полезных свойств.

Полученные металлические смеси обладали повышенной прочностью и коррозионной стойкостью по сравнению с обычными кристаллическими сплавами, что могло бы сделать их хорошо подходящими для будущих применений плакирования в аэрокосмической промышленности.

Технология ультразвукового аддитивного производства Fabrisonic

Технология UAM компании Fabrisonic представляет собой гибридный процесс 3D-печати металлом, при котором с помощью ультразвука последовательно свариваются металлические ленты в трехмерную форму. Метод работает при низкой температуре, что позволяет внедрять разнородные материалы, такие как электроника, в структуры металлических сплавов.

По мере сборки металлического объекта станок с ЧПУ также можно использовать для обработки его внутренних и внешних поверхностей, что позволяет пользователям создавать более подробные формы, чем традиционные процессы 3D-печати металлом. Поскольку в 2017 году компания запатентовала технологию печати UAM, она выпустила машину SonicLayer 1200, в которой также используется технология UAM.

Пытаясь найти новые применения своей запатентованной технологии 3D-печати, Fabrisonic в последние годы установила партнерские отношения с рядом исследовательских групп правительства США. Сотрудничая с Национальной лабораторией Ок-Ридж (ORNL), компания применила UAM для 3D-печати контрольных пластин для высокопоточного изотопного реактора ORNL (HFIR).

Fabrisonic также наладила тесные отношения с НАСА, и их совместно разработанные 3D-печатные теплообменники прошли испытания контроля качества космических полетов в 2018 году. Совсем недавно фирма стала партнером специалиста по оптическим датчикам Luna Innovations в проекте изготовления датчиков для НАСА. Целью программы является сбор данных о криогенных топливных трубках для ракетных испытательных стендов в Космическом центре Стеннис.

В результате последнего сотрудничества НАСА и Fabrisonic последняя усовершенствовала свой процесс UAM для печати комбинированных металлических оболочек, которые в будущем могут найти применение в аэрокосмической отрасли.

Лучшее использование аморфных металлов

Аморфные металлы, или объемные металлические стекла (BMG), создаются путем очень быстрого охлаждения сплавов, минуя фазу кристаллизации и затвердевания. В результате материалы имеют уникальную неупорядоченную структуру, что обеспечивает им более высокий уровень прочности, чем у обычных кристаллических сплавов.

BMG также могут выдерживать более значительные обратимые деформации, чем другие металлы, а отсутствие долгосрочной периодичности делает их более устойчивыми к коррозии. Хотя аморфные металлы явно обладают преимуществами в производстве, ранее их было трудно соединять с другими материалами и печатать более толстыми слоями.

Работая с серийным партнером НАСА LM Group Holdings (LMGH), компания Fabrisonic попыталась преодолеть эти ограничения, используя процесс 3D-печати UAM для объединения аморфных металлов с другими сплавами. Компании доказали осуществимость процесса, соединив несколько различных аморфных сплавов и изучив реакцию, чтобы лучше понять состав их интерфейсов.

В ходе испытаний команда обнаружила, что низкая температура UAM позволяет соединять разнородные металлические сплавы практически без интерметаллических образований и без снижения их высокопрочных характеристик. Компании также обнаружили, что для добавления большего количества металлов можно использовать несколько проходов, что, в свою очередь, позволяет регулировать толщину конструкции в зависимости от ее конечного применения.

Согласно статье, низкая пластичность часто является проблемой существующих кристаллических сплавов, но, учитывая, что UAM совместим с несколькими материалами, это позволяет добавлять в смесь больше пластичных металлов. Точно так же традиционные методы сварки ограничивали BMG определенной геометрией, но оценки показали, что теперь с помощью UAM можно создавать более сложные трехмерные формы, причем с меньшими затратами.