Легендарную дамасскую сталь напечатали на 3D-принтере

Frank Vinken

Инженеры из института Макса Планка (MPIE) в Дюссельдорфе и Института лазерных технологий Фраунгофера в Аахене объединили древние и современные технологии, разработав способ 3D-печати из дамасской стали.

Поскольку такой сорт стали больше не доступен, изготовление дамасской стали теперь утраченное искусство. Но многие ученые и мастера пытаются перепроектировать существующие примеры. Тем не менее, основная идея, лежащая в основе стали, очень хорошо понятна, и если вы пойдете на современную ярмарку эпохи Возрождения, вы, скорее всего, найдете много копий удивительно высокого качества на стенде кузнецов.

Лезвие из дамасской стали изготавливается путем извлечения полос из железа и стали, нагрева их  докрасна и скручивания. Затем кузнец разогревает, переворачивает и перетягивает, пока не появится сложный, плавный узор. В результате получается обработанная сталь, которой кузнец может управлять свойствами, контролируя содержание углерода, создавая прочную, гибкую сталь для сердечника меча, а затем приваривая другую сталь, которая была обработана, чтобы быть жесткой и твердой и может быть заточена для формирования лезвия лезвия.

Сегодня дамасская сталь обычно изготавливается из двух разных сортов стального сплава, но это все же ремесло, которое больше искусства, чем науки. Теперь исследователи внедряют дамасскую сталь в XXI век, используя 3D-принтеры и лазеры.

Вместо использования двух разных материалов и обработки их для формирования нового сплава, в новой технике используется только один материал - порошок сплава железа, никеля и титана. Это наносится слой за слоем с помощью лазера, плавящегося и расплавляющего порошок для формирования желаемой формы. Избыток порошка затем удаляют, чтобы выявить конечный продукт.

Это базовая 3D-металлическая печать, но новая технология отличается тем, что лазер используется для изменения кристаллической структуры металла с образованием чередующихся слоев из твердой и пластичной стали - разновидности печатной дамасской стали.

“Нам удалось конкретно изменить микроструктуру отдельных слоев во время 3D-печати, чтобы конечный компонент обладал желаемыми свойствами - и все это без последующей термической обработки стали“, - говорит Филипп Кюрнстейнер, исследователь в MPIE. “При определенных условиях образуются мелкие никель-титановые микроструктуры. Эти так называемые осадки затвердевают материал. Под воздействием механических напряжений они препятствуют движению дислокаций внутри кристаллической решетки, что характерно для пластической деформации“.

Как лазер может сделать это изменение - зависит от времени. По мере добавления каждого слоя металлу дают остыть до температуры ниже 195 °C. Это оставляет мягкий слой. Чтобы получить твердый слой сверху, добавляется второй слой металла, который охлаждается, и лазер начинает работать, изменяя структуру и упрочняя ее. В результате получается сталь, которая представляет собой сочетание прочности и пластичности. По словам команды, изменяя энергию лазера, скорость процесса печати и другие факторы, свойства металла можно контролировать со значительной точностью.

Напомним, ранее сообщалось, что в Японии разработали принтер, “рисующий“ на газоне.

techno.bigmir.net

Хочешь узнать больше - читай отзывы