«У вас может быть непрерывный переход от сплава к сплаву к сплаву, и вы можете изучать широкий спектр потенциальных сплавов», — сказал Р. Питер Диллон, технолог JPL. «Мы думаем, что это изменит исследования материалов в будущем».«Хотя градиентные сплавы создавались в прошлом в рамках исследований и разработок, это первый раз, когда эти композитные материалы были использованы для создания объектов, таких как опора для зеркала», — сказал Джон Пол Боргония, инженер-механик JPL.Зачем вам нужно делать такую деталь машины?
Допустим, вам нужен металлический объект, концы которого должны иметь разные свойства. Одна сторона может иметь высокую температуру плавления, а другая — низкую плотность, или одна сторона может быть магнитной, а другая — нет. Конечно, вы можете отдельно сделать обе половины объекта из соответствующих металлов, а затем сварить их вместе.
Но сам сварной шов может быть хрупким, и ваш новый объект может развалиться под воздействием напряжения. Это плохая идея, если вы, например, строите межпланетный космический корабль, который нельзя починить после запуска.Ученые Лаборатории реактивного движения разрабатывают методику решения этой проблемы с 2010 года.
Попытка улучшить методы комбинирования деталей, изготовленных из разных материалов, в миссии НАСА по Марсианской научной лаборатории, которая благополучно приземлила марсоход Curiosity на Красной планете в 2012 году, вдохновила на создание проекта. к компонентам трехмерной печати с различными составами сплавов.Исследователи из JPL, Калифорнийского технологического института в Пасадене и Университета штата Пенсильвания в Юниверсити-парке объединили свои усилия для решения этой проблемы. Результат имеет значение для космических путешествий и техники на нашей планете.«Мы используем стандартный процесс трехмерной печати и объединяем возможность изменения металлического порошка, из которого создается деталь, на лету», — сказал Дуглас Хофманн, исследователь в области материаловедения и металлургии в JPL, и приглашенный сотрудник в Калтехе. «Вы можете постоянно менять состав материала».
В своей новой технике Хофманн и его коллеги наносят слои металла на вращающийся стержень, таким образом перемещая металлы изнутри наружу, а не добавляя слои снизу вверх, как в более традиционной технике трехмерной печати. Лазер плавит металлический порошок для создания слоев.В будущих космических миссиях могут быть детали, изготовленные с помощью этой техники. По словам Хофманна, автомобильная промышленность и коммерческая авиакосмическая промышленность также могут найти это полезным.
Отчет об этой работе был опубликован в Scientific Reports 19 июня. Соавторы: Дуглас Хофманн; Скотт Робертс, Джоанна Колодзейска и Эндрю А. Шапиро из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения; Р. Питер Диллон, Джонг-ок Сух и Джон-Пол Боргония из JPL; и Ричард Отис и Зи-Куи Лю из Университета штата Пенсильвания.
Работа финансировалась НАСА. Калифорнийский технологический институт управляет Лабораторией реактивного движения для НАСА.