چاپ سه‌بعدی نوعی آلیاژ حاوی نانوذرات توسط بوئینگ

به گزارش گروه علم و فناوری آنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، آزمایشگاه HRL شرکت بوئینگ اعلام کرد که روشی برای تولید آلیاژ آلومینیوم با استفاده از نانوذرات ارائه شده‌ است. این آلیاژ که با استفاده از چاپ سه‌بعدی ایجاد می‌شود، قابلیت استفاده در قطعات هواپیما را دارد. این روش به‌ گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان از آن برای تولید آلیاژهای مختلف نظیر سوپر آلیاژهای مبتنی بر نیکل و فولاد نیز استفاده شود.
هانتر مارتین، از محققان این آزمایشگاه، می‌گوید: «ما با استفاده از تئوری هسته‌زایی 70 ساله موفق به حل معمایی 100 ساله شدیم».
در روش‌های تولید رایج برای تولید آلیاژ «Al7075» یا «AL6061» معمولا از پودرهای آلیاژی غیرقابل جوش‌خوردن استفاده شده که با استفاده از لیزر یا منابع گرمایی مختلف، گداخته شده و سپس صلب می‌شود. محصول به وجود آمده معمولا دارای ترک‌هایی است.
محققان این آزمایشگاه روش عامل‌دار کردنی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان این مشکل را حل کرد. در این روش از پودرهای آلیاژی غیرقابل جوش‌ با استفاده از نانوذرات عامل‌دار می‌شوند. پودرهای عامل‌دار شده با نانوذرات وارد دستگاه چاپ سه‌بعدی می‌شوند و در نهایت ساختار سه‌بعدی‌ مورد نظر ایجاد می‌شود.
در طول فرآیند گذاختن و جامد شدن، نانوذرات نقش سایت‌های هسته‌زایی را ایفا می‌کنند و مانع از بروز ترک در ساختار نهایی می‌شوند.
این روش قابلیت تولید انبوه را داشته است و می‌تواند برای تولید ارزان قیمت مواد استفاده شود. مارتین می‌گوید: «هدف ما این بود که روشی برای حذف ترک‌ها ارائه کنیم. ما به دنبال کنترل میکروساختار بودیم و در نهایت دریافتیم که راهکار باید در جایی باشد که صلب شدن ماده اتفاق می‌افتد».
این گروه نشان دادند که نانوذرات زیرکونیم می‌تواند برای این کار استفاده شود. آنها با استفاده از کار نرم‌افزاری و استفاده از نظریه هسته‌زایی موفق به ارائه راهکار مناسب شدند. نتایج آزمون و خطا نمی‌تواند برای ارائه راه‌حل مناسب برای این پروژه مناسب باشد، از این رو نرم‌افزار و نظریه هسته‌زایی برای این پروژه انتخاب شد.