Conform Descopera: Cercetătorii au reușit să imprime 3D unul dintre cele mai dure materiale folosite în industrie: carbura de tungsten-cobalt (WC-Co). Această descoperire ar putea revoluționa producția pieselor supuse uzurii extreme, oferind o metodă mai eficientă și mai sustenabilă. Metoda tradițională de producție a WC-Co, metalurgia pulberilor, este costisitoare și generează pierderi considerabile de materii prime valoroase.
Inovație în prelucrarea metalelor dure
Noul studiu, desfășurat de o echipă de la Universitatea din Hiroshima în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal, introduce o tehnică bazată pe fabricarea aditivă. Aceasta permite depunerea controlată a carburei de tungsten direct în zonele unde este necesară, minimizând astfel risipa de material prețios. Procesul utilizează o metodă de iradiere laser cu fir cald, prin care materialul este înmuiat, nu topit complet. Această abordare evită deteriorarea structurii interne și pierderea durității specifice WC-Co.
Prin combinarea iradierii laser cu un strat intermediar din aliaj de nichel și un control atent al temperaturii, cercetătorii au reușit să prevină defectele structurale și creșterea necontrolată a cristalelor microscopice. Testele au demonstrat obținerea unui material cu o duritate Vickers de peste 1400 HV, plasându-l în categoria materialelor extrem de dure, imediat sub substanțe precum safirul și diamantul.
Perspective pentru producția industrială
Profesorul Keita Marumoto a subliniat că metoda de formare a materialelor metalice prin înmuiere, în loc de topire, reprezintă o noutate absolută în domeniu. Această tehnică are potențialul de a fi aplicată nu doar la carbura de tungsten, ci și la o gamă largă de alte materiale industriale dure. Deși provocările legate de reducerea fisurilor și fabricarea unor forme complexe persistă, rezultatele obținute deschid calea către o producție industrială mai eficientă, mai economică și mai ecologică a componentelor de înaltă rezistență.
Noul proces promite să reducă semnificativ costurile de producție prin diminuarea pierderilor de materii prime scumpe precum tungstenul și cobaltul. Totodată, prin imprimarea 3D, se pot realiza forme complexe și personalizate, adaptate cerințelor specifice ale diferitelor aplicații industriale, de la unelte de tăiere de precizie la componente pentru industria aerospațială și auto.
Un alt beneficiu major al acestei tehnologii este posibilitatea de a consolida structuri existente prin aplicarea localizată a WC-Co, extinzând durata de viață a echipamentelor și reducând necesitatea înlocuirii frecvente. Această abordare sustenabilă se aliniază cu tendințele globale de reducere a amprentei ecologice a industriei.
Rezultatele studiului au fost publicate în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, atrăgând deja atenția marilor actori din industrie. Se preconizează că primele aplicații comerciale ale acestei tehnologii ar putea apărea în următorii ani, odată ce provocările legate de scalabilitatea procesului vor fi depășite.
Cercetătorii de la Universitatea din Hiroshima și Mitsubishi Materials Hardmetal continuă să exploreze optimizarea parametrilor de imprimare și să dezvolte noi aliaje pe baza acestei tehnici inovatoare. Expertiza combinată a mediului academic și a industriei este esențială pentru a transforma această descoperire științifică într-o soluție practică și accesibilă la scară largă.
Sursa: Descopera
