Forskare har använt ljudvibrationer för att skaka metalllegeringskorn till hårdare bildning under 3D-utskrift.
En studie som just publicerats iNaturkommunikationvisar att högfrekventa ljudvågor kan ha en betydande inverkan på den inre mikrostrukturen hos 3D-tryckta legeringar, vilket gör dem mer konsekventa och starkare än de som skrivs ut konventionellt.
Huvudförfattaren och doktoranden från RMIT University's School of Engineering, Carmelo Todaro, sa att de lovande resultaten kan inspirera till nya former av additiv tillverkning.
"Om man tittar på den mikroskopiska strukturen hos 3D-tryckta legeringar består de ofta av stora och långsträckta kristaller", förklarade Todaro.
"Detta kan göra dem mindre acceptabla för tekniska applikationer på grund av deras lägre mekaniska prestanda och ökad tendens att spricka under utskrift."
"Men den mikroskopiska strukturen hos de legeringar vi applicerade ultraljud på under utskriften såg markant annorlunda ut: legeringskristallerna var mycket fina och helt ekvivalerade, vilket innebär att de hade bildats lika i alla riktningar under hela den tryckta metalldelen."
Tester visade att dessa delar hade en 12% förbättring av draghållfasthet och avkastning stress jämfört med de som gjorts genom konventionell additiv tillverkning.
Teamet demonstrerade sin ultraljudsmetod med hjälp av två stora kommersiella legeringar: en titanlegering som vanligtvis används för flygplansdelar och biomekaniska implantat, känd som Ti-6Al-4V, och en nickelbaserad superlegering som ofta används i marin- och petroleumindustrin som kallas Inconel 625.
Genom att helt enkelt slå på och stänga av ultraljudsgeneratorn under utskriften visade teamet också hur specifika delar av ett 3D-utskrivet objekt kan tillverkas med olika mikroskopiska strukturer och kompositioner, användbara för så kallad funktionell gradering.
Studiens medförfattare och projektledare, RMIT:s framstående professor Ma Qian, sa att han hoppades att deras lovande resultat skulle väcka intresse för specialdesignade ultraljudsenheter för metall 3D-utskrift.
"Även om vi använde en titanlegering och en nickelbaserad superlegering förväntar vi oss att metoden kan tillämpas på andra kommersiella metaller, såsom rostfritt stål, aluminiumlegeringar och koboltlegeringar", säger Qian.
"Vi förväntar oss att denna teknik kan skalas upp för att möjliggöra 3D-utskrift av de flesta industriellt relevanta metalllegeringar för strukturella delar med högre prestanda eller strukturellt graderade legeringar."
