2020年6月12日
它看起来非常不起眼，休闲旁观者，几乎不像开创性的创新：一个小的金属棋板，两侧都有四毫米。乍一看，它像抛光钢一样闪耀;在第二眼看来，颜色的微小差异是可见的：微小的棋盘有16个方格，八个出现稍微暗，另一个八点更轻。
未置入的材料样本进展表明，在激光束和金属粉末的帮助下，3D打印不仅适用于创造新的几何形状，还适用于生产具有全新功能的新材料。亚博网站下载
小棋盘是一个特别明显的例子：八个方块是磁性的，八个非磁性 - 整个件从单一等级的金属粉末进行3D印刷。只有激光束的功率和持续时间变化。
作为一个起点，由Aryan Arabi-Hashemi和Christian Leinenbach领导的EMPA团队使用了一种特殊类型的不锈钢，该公司在大约20年前在Dübendorf的Hempel特殊金属中开发出来。所谓的P2000钢不含镍，但占氮的百分之一。
P2000-钢不会引起过敏，非常适合医疗应用。特别坚硬，这使得传统的铣削更加困难。不幸的是，乍一看，它似乎也不适合作为3D激光印刷的基础材料：在激光束的熔点中，温度迅速峰值。这就是为什么金属内的大部分氮通常蒸发，P2000钢改变其性质。
把问题变成一个优势
Arabi-Hashemi和Leinenbach设法将此缺点转化为一个优势。它们修改了激光的扫描速度和激光束的强度，其熔化金属粉末床中的颗粒，从而以特定方式改变液体熔池的尺寸和寿命。yabo214
在最小的情况下，池直径为200微米，深度50微米，在最大的350微米宽和200微米深。较大的熔池允许更多的氮以从合金中蒸发;固化钢用高比例的可磁化铁氧体结晶。
在最小的熔池池的情况下，熔化的钢更快地凝固。氮留在合金中;钢主要以非磁性奥氏体的形式结晶。
在实验期间，研究人员必须非常精确地确定微小的毫米尺寸的金属样品中的氮含量，并将局部磁化为几微米，以及奥氏体和铁素钢的体积比。EMPA可用的许多高度发达的分析方法用于此目的。
形状记忆合金变得聪明
实验似乎是仅仅是噱头，很快就可以为金属生产和加工的方法添加一个关键工具。“在3D激光印刷中，我们可以在本地容易地达到超过2500摄氏度的温度，”Leinenbach说。
“这使我们能够以靶向方式蒸发合金的各种组分 - 例如，例如锰，露天，锌，碳等 - 因此局部地改变合金的化学成分。”该方法不限于不锈钢，但也可用于许多其他合金。
Leinenbach认为，例如，某些称为形状记忆合金的某些镍钛合金。在哪个温度下，合金“记住”其编程形状取决于混合物中仅0.1％或更少的镍。使用3D激光打印机，可以制造结构部件，其在本地反应并以交错的方式与不同的温度进行交错。
未来电动机的细结构
在单个组件中产生具有千分尺精度的不同合金组合物的能力也可以有助于设计更有效的电动机。首次，现在可以从磁性细细的结构材料构建定子和电动机的转子，从而更好地利用磁场的几何形状。亚博网站下载
发现激光功率之间关系的关键因素，熔融池的大小和材料的特性是添加剂制造领域的专业知识，在过去九年内已经在EMPA上建立起来。
从那以后，作为世界领先的研究团体之一，基督徒莱宁巴赫和他的团队已经致力于与3D激光打印过程相关的材料科学问题。亚博网站下载亚博老虎机网登录与此同时，EMPA研究人员在过程监测方面获得了经验，特别是在测量熔体池中，其尺寸和寿命对合金的靶向改性至关重要。
来源：https://www.empa.ch/web/empa.