新しい3Dプリンティング法で2つの金属で構造物を造形(New 3D‑printing method builds structures with two metals)

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2023-06-22 ワシントン州立大学(WSU)

◆ワシントン州立大学のエンジニアは、木や骨の構造を模倣して、2種類の鋼を同じ層に3Dプリントする方法を開発しました。2つの溶接機を使用して、鋼同士が冷却時に圧力を生み出し、33%から42%強度が向上する二金属複合材料が生成されました。
◆この手法は安価なツールを使用しており、製造業者や修理工場で利用できる可能性があります。さらなる開発により、医療インプラントや宇宙部品の製造にも応用される見込みです。この研究は、自然界の構造から着想を得ており、特許出願も行われました。

<関連情報>

ワイヤーアーク指向性エネルギー堆積法を用いた積層造形による放射状のバイメタル構造体 Radial bimetallic structures via wire arc directed energy deposition-based additive manufacturing

Lile Squires,Ethan Roberts & Amit Bandyopadhyay
Nature Communications  Published:22 June 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-39230-w

新しい3Dプリンティング法で2つの金属で構造物を造形(New 3D‑printing method builds structures with two metals)

Abstract

Bimetallic wire arc additive manufacturing (AM) has traditionally been limited to depositions characterized by single planar interfaces. This study demonstrates a more complex radial interface concept, with in situ mechanical interlocking and as-built properties suggesting a prestressed compressive effect. A 308 L stainless core is surrounded by a mild steel casing, incrementally maintaining the interface throughout the Z-direction. A small difference in the thermal expansion coefficient between these steels creates residual stresses at their interface. X-ray diffraction analysis confirms phase purity and microstructural characterization reveals columnar grain growth independent of layer transitions. Hardness values are consistent with thermal dissipation characteristics, and the compressive strength of the bimetallic structures shows a 33% to 42% improvement over monolithic controls. Our results demonstrate that biomimetic radial bimetallic variation is feasible with improved mechanical response over monolithic compositions, providing a basis for advanced structural design and implementation using arc-based metal AM.

0705金属加工
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