3D-utskrivet stål upp till tre gånger starkare

➤ Flera amerikanska forskningsinstitut , däribland Lawrence Livermore National Laboratory, Ames National Laboratory, Georgia Tech University, och Oregon State University, har gjort ett genombrott rörande 3D-utskrift av 316L, en form av mångsidigt rostfritt stål för marina förhållanden. 

316L är ett överlägset material jämfört med andra ”marina stål” och används inom allt från oljerör och köksredskap till medicinska implantat och motordelar. Det har hög styrka men låg duktilitet (ett materials förmåga att utsättas för plastisk deformation och anpassa sig utan att sprickbildning uppstår när materialet utsätts för tryck). Den här förmågan, motsatsen till sprödhet, tillåter materialet att absorbera energi och gör det mer uthålligt.

Tre gånger starkare
Efter att ha designat det nya stålets underliggande mikrostruktur med datormodellering, använde forskarna två olika typer av 3D-skrivare för att tillverka tunna plattor av 316L för mekaniska tester. De upptäckte att det nya materialet kan bli upp till tre gånger starkare än konventionellt stål. ”Detta öppnar dörren för 3D-utskrift av riktiga komponenter”, berättar Morris Wang, en materialforskare vid Lawrence Livermore National Laboratory, för Digital Trends.

För närvarande befinner sig arbetet till stor del på forskningsstadiet, men det indikerar att ultrastarkt 3D-utskrivet rostfritt stål inte är långt borta. Det skulle möjliggöra att produkter inom nyss nämnda tillämpningsområden — motordelar, medicinska implantat osv — kan göras betydligt mer hållbara.

Nya tillämpningar inom rymd, flyg, olja och gas
I synnerhet tror forskarna att dessa framsteg kan få tillämpningar inom flyg- och rymdteknik och olje- och gasindustrin där det är viktigt att förbättra hållfastheten hos metallkomponenter på grund av de extrema påfrestningar de utsätts för. Och vilken gör-det-själv-3D-utskriftsentusiast skulle säga nej till möjligheten att få tillgång till nya ultra-starka material i sin verkstad?

”Vårt nästa mål är att tillämpa 3D-utskriftsteknik på andra lättare men mer spröda material, för att se om vi kan göra dem starkare och mer duktila”, fortsätter Wang. Han tillägger dock att hans team endast fokuserar på forskningssidan och att “vi överlämnar till branschfolk att kommersialisera våra upptäckter”.

En artikel som beskriver arbetet, med rubriken “Additively manufactured hierarchical stainless steels with high strength and ductility,” har nyligen publicerats i tidskriften Nature Materials.