Conform Descopera: Cercetătorii de la Universitatea din Hiroshima, în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal, au dezvoltat o metodă inovatoare de imprimare 3D a carburei de tungsten-cobalt (WC-Co), un material recunoscut pentru rezistența sa excepțională la uzură și presiune, esențial în industria constructoare de mașini și în producția de unelte de înaltă performanță. Noua tehnică promite să revoluționeze producția acestui material, reducând semnificativ risipa de materii prime scumpe și costurile asociate procesării.
O nouă abordare în prelucrarea metalelor dure
Metoda tradițională de obținere a WC-Co, cunoscută sub denumirea de metalurgie a pulberilor, implică compactarea și sinterizarea pulberilor la temperaturi foarte înalte. Acest proces, deși eficient, generează pierderi considerabile de tungsten și cobalt, elemente cu prețuri ridicate pe piața globală. Cercetătorii au abordat problema prin utilizarea unei tehnici de fabricație aditivă, bazată pe iradiere laser cu fir cald. În loc să topească complet materialul, ceea ce ar putea afecta negativ structura internă și duritatea acestuia, noua abordare se concentrează pe „înmuiarea” carburei de tungsten.
Această tehnică permite depunerea controlată a materialului direct în zonele unde este necesar, minimizând astfel pierderile. Controlul precis al temperaturii și utilizarea unui strat intermediar din aliaj de nichel sunt cruciale pentru a preveni defectele structurale și creșterea necontrolată a cristalelor microscopice. Prin această metodă, cercetătorii au reușit să obțină un aliaj cu o duritate Vickers de peste 1400 HV, apropiindu-se de performanțele materialelor superdure precum safirul și diamantul.
Potențialul unei producții industriale sustenabile
Profesorul Keita Marumoto de la Universitatea din Hiroshima a subliniat că principiul de a forma materiale metalice prin înmuiere, în loc de topire completă, reprezintă o inovație majoră. Această tehnică are potențialul de a fi extinsă și la prelucrarea altor materiale dure utilizate în industrie. Deși mai există provocări legate de reducerea fisurilor și fabricarea unor forme geometrice complexe, rezultatele obținute deschid noi perspective pentru o producție industrială mai eficientă, mai economică și, nu în ultimul rând, mai sustenabilă. Implementarea pe scară largă a acestei tehnologii ar putea contribui la reducerea dependenței de metodele tradiționale, adesea costisitoare și poluante.
Potrivit studiului publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, cercetătorii continuă să lucreze la optimizarea procesului pentru a depăși limitările actuale. Testele efectuate au confirmat că materialul obținut nu prezintă defecte structurale semnificative, păstrându-și proprietățile mecanice excepționale. Această dezvoltare este importantă într-un context industrial unde piesele de înaltă duritate sunt esențiale în diverse domenii, de la aeronautică și auto, până la extracția minieră și prelucrarea metalelor.
Fabricația aditivă a materialelor dure, precum carbura de tungsten-cobalt, devine astfel o direcție promițătoare pentru viitorul industrial. Aceasta ar putea duce la crearea unor componente personalizate cu o precizie sporită, adaptate cerințelor specifice ale fiecărei aplicații.
Eforturile de cercetare continuă pentru a îmbunătăți controlul asupra procesului de imprimare și pentru a scala producția la nivel industrial.
Sursa: Descopera
