Phát triển công nghệ in 3D trong ngành công nghiệp luyện kim

Phương pháp mới để gia công kim loại bằng công nghệ in 3D

Phương pháp này là sản phẩm nghiên cứu chung của nhiều nhóm chuyên gia đến từ các tổ chức khác nhau, như Đại học Cambridge (Anh), Đại học Kỹ thuật Nanyang (Singapore), Viện Paul Scherrer (Thụy Sĩ), Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Phần Lan, Tổ chức Khoa học và Công nghệ Hạt nhân Australia…

Ảnh minh họa

Kỹ thuật mới cho phép thực hiện các thay đổi cấu trúc hợp kim kim loại trong quá trình in 3D, tinh chỉnh các đặc tính của chúng mà không cần nhờ đến phương pháp rèn nhiệt truyền thống đã được sử dụng hàng nghìn năm qua. Kết quả nghiên cứu đã được công bố chính thức trên tạp chí Nature Communications.

Công nghệ in 3D hiện đại có một số lợi thế so với các phương pháp sản xuất khác. Nó cho phép tạo ra sản phẩm có hình dạng phức tạp và sử dụng ít vật liệu hơn nhiều so với các phương pháp sản xuất truyền thống. Tuy nhiên, chúng cũng có nhược điểm nhất định.

Tiến sĩ Matteo Seita thuộc nhóm nghiên cứu của Đại học Cambridge cho biết: “Một trong những vấn đề chính là chi phí sản xuất cao do phải tinh chỉnh lại sản phẩm sau khi sản xuất”.

Kể từ thời đại đồ đồng, các sản phẩm kim loại đã được tạo ra bằng cách nung nóng và rèn. Phương pháp này cho phép định hình kim loại thành hình dạng mong muốn và mang lại những đặc tính cần thiết, chẳng hạn như tính mềm dẻo hoặc độ bền.

Tuy nhiên, các kỹ thuật in 3D hiện tại chưa cho phép kiểm soát các đặc tính tương tự, do đó đòi hỏi phải tiếp tục can thiệp kỹ thuật sau khi in xong.

Seita và các đồng nghiệp đã phát triển một phương thức mới trong quá trình gia công kim loại bằng công nghệ in 3D, cho phép kiểm soát cấu trúc bên trong của vật liệu khi nó bị nung chảy bằng tia laser. Phương pháp này sử dụng công nghệ in 3D laser tiêu chuẩn, nhưng có một chút sửa đổi trong quy trình. Tiến sĩ Matteo Seita cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng tia laser được sử dụng với vai trò của một 'chiếc búa siêu nhỏ', giúp làm cứng kim loại trong quá trình in 3D”.

Các sản phẩm được gia công từ kim loại theo phương pháp in 3D mới có đặc tính tương đương với thép được sản xuất bằng phương pháp truyền thống cả về mặt lý thuyết và thử nghiệm thực tế.

Các chuyên gia cho biết thêm: “Chúng tôi tin rằng phương pháp này sẽ giúp giảm chi phí gia công in 3D kim loại, từ đó sẽ cải thiện tính bền vững và tạo ra cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp luyện kim”.