[ad_1]

چسب ، پیچ ، حرارت یا سایر روش های سنتی چسباندن را فراموش کنید. با همکاری دانشگاه کورنل ، یک روش چاپ سه بعدی ایجاد شده است که با شکستن ذرات گرد و غبار با سرعت مافوق صوت ، مواد فلزی سلول را ایجاد می کند.

این شکل از فناوری ، معروف به “اسپری سرد” ، منجر به ایجاد سازه های متخلخل مکانیکی قوی می شود که 40٪ مقاوم تر از مواد مشابه ساخته شده با فرایندهای ساخت معمولی هستند. ابعاد کوچک و تخلخل سازه ها آنها را به خصوص برای ساخت اجزای زیست پزشکی مانند اتصالات اضافی مناسب می کند.

سند این تیم ، “تولید مواد افزودنی جامد Ti-6Al-4V متخلخل از برخورد مافوق صوت” ، منتشر شده در 9 نوامبر در مواد کاربردی امروز.

نویسنده اصلی مقاله عطیه مریدی ، استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و فضا در سیبلی است.

مریدی گفت: “ما بر ایجاد ساختارهای سلولی متمرکز شدیم که کاربردهای زیادی در مدیریت حرارت ، جذب انرژی و پزشکی زیستی دارند.” “به جای اینکه فقط از گرما به عنوان ورودی یا نیروی محرکه برای اتصال استفاده کنیم ، اکنون از تغییر شکل پلاستیک برای اتصال این ذرات گرد و غبار به یکدیگر استفاده می کنیم.”

تیم تحقیقاتی Moridi در ایجاد مواد فلزی بسیار کارآمد از طریق فرایندهای تولید مواد افزودنی تخصص دارد. به جای تراشیدن شکل هندسی از یک بلوک بزرگ از مواد ، تولید افزودنی محصول را لایه به لایه می سازد ، یک رویکرد از پایین به بالا که به تولیدکنندگان انعطاف بیشتری در آنچه که ایجاد می کنند می دهد.

با این حال ، تولید مواد افزودنی خالی از چالش های خاص خود نیست. مهمترین آنها: مواد فلزی باید در دمای بالا بیش از نقطه ذوب آنها گرم شوند ، که می تواند منجر به تجمع تنش پسماند ، اعوجاج و تبدیلات ناخواسته فاز شود.

برای از بین بردن این مشکلات ، مریدی و همکارانش روشی را با استفاده از نازل گاز فشرده برای پرتاب ذرات آلیاژ تیتانیوم بر روی یک بستر توسعه دادند.

مریدی گفت: “این مانند نقاشی است ، اما همه چیز خیلی بیشتر به صورت سه بعدی جمع می شود.”

قطر این ذرات بین 45 تا 106 میکرون بود (یک میکرون یک میلیونیم متر است) و تقریباً با سرعت 600 متر در ثانیه حرکت می کنند ، سریعتر از سرعت صدا. برای بیان این نکته ، یک فرآیند افزودنی مهم دیگر ، رسوب مستقیم انرژی ، پودرها را از طریق یک نازل با سرعت 10 متر در ثانیه ارائه می دهد ، و این باعث می شود که روش موریدی شصت برابر سریعتر باشد.

ذرات فقط در سریعترین زمان ممکن دور ریخته نمی شوند. محققان باید سرعت ایده آل آلیاژ تیتانیوم را با دقت کالیبره می کردند. به طور معمول ، در چاپ با اسپری سرد ، ذره در نقطه شیرین بین سرعت بحرانی خود – سرعت تولید ماده جامد متراکم – و سرعت فرسایش در صورت خراب شدن بیش از حد برای اتصال به چیزی ، تسریع می شود.

در عوض ، تیم موریدی از پویایی سیالات محاسباتی برای تعیین سرعت دقیقاً زیر سرعت بحرانی ذرات آلیاژ تیتانیوم استفاده کردند. با شلیک با این سرعت کمی کندتر ، ذرات ساختار متخلخل تری ایجاد می کنند که برای کاربردهای پزشکی ، مانند مفاصل مصنوعی زانو یا ران و کاشت جمجمه / صورت ، ایده آل است.

مریدی گفت: “اگر ایمپلنت هایی با این نوع ساختار متخلخل ایجاد کنیم و آنها را در بدن قرار دهیم ، استخوان می تواند درون آن منافذ رشد کند و یک تثبیت بیولوژیکی ایجاد کند.” “این به کاهش احتمال شل شدن ایمپلنت کمک می کند. و این یک معضل بزرگ است. بسیاری از جراحی های تجدید نظر وجود دارد که بیماران مجبورند برای برداشتن ایمپلنت انجام دهند فقط به دلیل شل بودن و ایجاد درد زیاد.”

اگرچه این فرآیند از نظر فنی اسپری سرد نامیده می شود ، اما شامل برخی از عملیات حرارتی است. پس از برخورد و اتصال ذرات به یکدیگر ، محققان فلز را گرم می کنند به طوری که اجزای سازنده در یکدیگر پخش می شوند و به عنوان یک ماده همگن رسوب می کنند.

مریدی گفت: “ما فقط بر روی آلیاژهای تیتانیوم و کاربردهای زیست پزشکی تمرکز کردیم ، اما کاربرد این فرآیند ممکن است فراتر از آن باشد”. “اساساً هر ماده فلزی که بتواند در برابر تغییر شکل پلاستیک مقاومت کند ، می تواند از این فرآیند بهره مند شود. و این فرصت های زیادی را برای کاربردهای صنعتی بزرگتر مانند ساخت و ساز ، حمل و نقل و انرژی ایجاد می کند.”

از جمله نویسندگان این مقاله می توان به دانشجوی دکتری Akane Wakai و محققانی از دانشگاه MIT ، دانشگاه پلی تکنیک میلان ، انستیتوی پلی تکنیک Worcester ، دانشگاه London Brunel و Helmut Schmidt اشاره کرد.

این مطالعه تا حدی توسط صندوق جهانی بذر MIT-ایتالیا و کمک هزینه بین المللی Polimi پشتیبانی شد.

[ad_2]

منبع: hobobat-news.ir