Сегодня титановые сплавы можно найти повсюду. Будучи чрезвычайно прочными, легкими, устойчивыми к коррозии и высоким температурам, они применяются везде: от военной техники до теннисных ракеток. Кроме того, благодаря 3д технологиям этот дорогостоящий материал может быть использован более эффективно и экономично, если бы не одно но. Недавнее исследование, проведенное учеными из Университета Карнеги-Меллона, показывает, что напечатанные детали из титана получаются не слишком качественными.

Профессор материаловедения и инженерии Anthony Rollett совместно с профессором машиностроения Jack Beuth, а также аспирантами Ross Cunningham и Tugce Ozturk провели исследование, в котором доказали, что полученные при помощи порошковой печати металлические объекты обладают большей пористостью. Этот недостаток влияет на общее качество компонентов, делая их менее прочными, чем детали из титановых сплавов, изготовленные с помощью других методов производства. Свои выводы команда опубликовала в издании «The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society».

С помощью устройства для микротомографии под названием Argonne’s Advanced Photon Source им удалось увидеть сквозь металлические частицы крохотные поры диаметром до одной миллионной метра. Для испытания было взято вещество Ti-6Al-4V — общий титановый сплав, который включает в себя 6% алюминия и 4% ванадия (он широко используется в аэрокосмической и биомедицинской промышленности из-за своих превосходных свойств). Материалы были напечатаны с использованием селективного лазерного спекания и электронно-лучевой плавки. Для каждого из них всего за 2 минуты было сделано примерно по 1500 снимков.


«При высоком разрешении в два микрона, мы можем наблюдать сотни или даже тысячи пор, которые неравномерно распределены по объектам», говорит Rollett.

Исследователи предположили, что изменяя настройки 3д принтера (скорость печати и уровень мощности) можно добиться значительного уменьшения пористости, но результаты все равно оказались неутешительными. Хотя это не будет проблемой для медицинских имплантатов, ибо титан прочнее кости в любом случае, аэрокосмические части, которые подвержены гораздо более сильным нагрузкам, могут пострадать.

Сейчас команда тестирует другие варианты улучшения качества, например, дополнительно обрабатывая порошок перед началом процесса. Нам лишь остается надеяться, что вскоре напечатанный титан будет столь же надежен, как и его отлитый собрат.