Aditivní materiály s vysokou pevností
Kalifornská firma HRL Laboratories vyvinula pozoruhodné materiály pro AM – pryskyřici s vlastnostmi keramiky a vysokopevnostní hliník – vyznačující se mimořádnou odolností.
Keramika je na zpracování náročnější, nežli polymery nebo kovy. Inženýři společnosti HRL Laboratories vyvinuli speciální pryskyřici, která může být vytištěna na 3D tiskárně do libovolného tvaru a následně žárově zpracována (vypálena), čímž se z ní stane pevná a odolná keramika. Výsledný materiál je podle výzkumníků schopen odolávat extrémním teplotám přes 1700 °C a je až 10krát pevnější než jiné srovnatelné materiály. Unikátní vytištěná keramika tak překonává dosavadní omezení spojené s konvenční výrobou keramických součástí.
Nový výrobní proces i materiál mohou být využity v mnoha různých aplikacích, od součástí tryskových motorů a nadzvukových strojů až po složité komponenty mikroelektromechanických systémů. HRL Laboratories stojí mj. za vývojem návrhu speciálních materiálů, které budou použity na náběžných hranách nadzvukových letadel a pro hypersonické stroje.
Firma pracuje i na dalších zajímavých materiálech pro aditivní výrobu. Jako vůbec první si zaregistrovala nové hliníkové slitiny pro 3D tisk a svůj práškový materiál s označením 7A77 představila na nedávném veletrhu Formnext. Charakterizuje jej jako nejpevnější hliníkový materiál pro aditivní výrobu. Novinka by mohla v řadě aplikací účinně nahradit dosud na trhu dominující AlSiMg s nízkou pevností.
Materiál již získal registraci od Hliníkové asociace AA (Aluminum Association), která dohlíží na registraci slitin a standardy produktů používané v průmyslu. Jeho registrační čísla 7A77.50 pro hliníkový prášek používaný k aditivní výrobě a 7A77.60L pro tištěnou slitinu. „Když jsme poprvé kontaktovali asociaci ohledně registrace naší slitiny, neměli způsob, jak zaregistrovat slitiny tištěné z prášků, proto vytvořili nový systém pro registraci materiálů pro aditivní výrobu – vůbec první v tomto segmentu," uvedl Martin Hunter, šéfmetalurg v HRL Laboratories.
Jde o první ekvivalentní vysoce pevnou hliníkovou slitinu dostupnou pro aditivní výrobu s pevnostmi vyššími než 600 MPa. Díky této síle, která poskytuje výjimečnou svobodu designu pro vysoce výkonné aplikace, našla novinka již průmyslové uplatnění. Společnost Marshall Space Flight Center ji začalo aplikovat ve výrobě velkých leteckých komponent.
Ve spolupráci s 3D návrhářskou a inženýrskou softwarovou firmou nTopology a poskytovatelem služeb v oblasti aerospace Morf3D vytvořila HRL řešení, které přesvědčivě demonstruje potenciál 7A77 v aplikacích pro přenos a tok tepla. Využila přirozenou tepelnou vodivost obsahu hliníku v materiálu pro palivový chladič oleje letadel. V této konstrukci se pevnost slitiny používá ke splnění požadavků na kritický tlak při roztržení.
Vysoká mez kluzu materiálu 7A77 umožňuje konstruktérům tepelných výměníků snížit tloušťku stěny o 50 % ve srovnání s konvenčními slitinami AISiMg a efektivně zdvojnásobit výkon přenosu tepla výměníku.
Petr Sedlický
202
