Hiroshima University predstavio je metodu hot‑wire laser irradiation koja omogućava dodavanje WC‑Co slojeva bez potpune fuzije, smanjujući pregrevanje i hemijsku razgradnju. Najbolji rezultati postižu se preciznom kontrolom temperature i umetkom od nikl‑legure između slojeva. Proizvedeni delovi dostižu tvrdoću iznad 1400 HV, a naredni koraci su poboljšanje otpornosti na pucanje i izrada složenijih oblika.
Volfram‑karbid‑kobalt (WC‑Co) Za 3D Štampanje: Nova Metoda Koja Menja Pravila
A machine cutting metal with sparks flying - Andrei Armiagov/Shutterstock
Istraživači sa Hiroshima University razvili su novu metodu za dodavanje volfram‑karbid‑kobalta (WC‑Co) na radne površine bez potpune fuzije materijala, što otvara mogućnosti za preciznu nadogradnju i slojevitu proizvodnju delova koji su do sada bili teško izvodljivi.
Kako funkcioniše metoda
Reč je o postupku poznatom kao hot‑wire laser irradiation (hot‑wire zavarivanje), koji kombinuje lasersko zračenje sa predzagrejanim metalnim žicom. Umesto da materijal potpuno otopi, postupak ga omekšava do tačke u kojoj se može spojiti bez gubitka strukture i bez pregrejavanja koje izaziva hemijsku razgradnju.
Testovi i ključni rezultati
Istraživači su isprobali dva pristupa izgradnji slojeva. Jedan je doveo do hemijske razgradnje volfram‑karbida pri vrhu konstrukcije, što stvara defekte. Najuspešniji pristup kombinovao je preciznu kontrolu temperature i umetnuti sloj legure na bazi nikla između WC‑Co slojeva koji deluje kao ‘‘međusloj’’ i poboljšava formiranje čvrste strukture.
Tim je uspeo da proizvede komade sa tvrdoćom većom od 1400 HV — otprilike dvostruko više od uobičajeno kaljenog čelika — što ih čini pogodnim za operacije kao što su glodanje, odvajanje i struganje sa prekidanim rezom.
An illustration of the laser-leading method - Keita Marumoto/Hiroshima University
Prednosti i primene
Metoda smanjuje gubitak skupih metala (volframa i kobalta) jer koristi ciljanu nadogradnju umesto celokupne obrade iz sirovog bloka. Zbog slojevitog principa rada, postupak se može posmatrati kao oblik metalnog 3D štampanja — otvoren je put za adaptaciju u postavkama koje već podržavaju nerđajući čelik, aluminijum i alatne čelike (npr. sistemi poput MPRINT).
Pored industrijskih primena u proizvodnji alata, rešenja zasnovana na ovoj tehnici mogla bi pokrenuti razvoj bezbednijih i efikasnijih metalnih 3D štampača i za hobiste, dok su slični koncepti interesantni i za vojne korisnike (spominje se interesovanje U.S. Navy).
Izazovi i naredni koraci
Glavni tehnički izazov ostaje otpornost na pucanje i mogućnost izrade složenijih oblika. Volfram‑karbid je krhak zbog uloge ugljenika u matrici materijala, pa je zato u praksi često korišćen kao vrh ili prevlaka na fleksibilnijim čeličnim trupovima alata.
Istraživački tim sada radi na optimizaciji otpornosti na pucanje, finijoj kontroli temperature i procesu slaganja slojeva kako bi omogućio izradu kompleksnijih i većih komponenti bez defekata.
Zaključak: Hot‑wire laser irradiation predstavlja značajan korak ka tome da se jedan od najtvrđih inženjerskih materijala učini praktičnijim za slojevitu proizvodnju i popravke. Ako se izazovi savladaju, tehnologija može promeniti način na koji se prave ili restauriraju precizni alati i delovi otporni na abraziju.
Pomozite nam da budemo bolji.
