Australský výzkumný tým z RMIT University oznámil zásadní průlom ve světě aditivní výroby. V rámci studie publikované v časopise Nature Communications představili nový typ titanové slitiny, která se může stát novým standardem pro 3D tisk v průmyslovém měřítku. A co víc – podle odhadů je o 29 až 33 % levnější než dnes nejrozšířenější titanová slitina Ti-6Al-4V.

Nahrazení drahého vanadu levnějšími prvky

Jedním z klíčových momentů celé inovace bylo nahrazení vanadu – vzácného a nákladného kovu, který tvoří součást klasických slitin – levnějšími a dostupnějšími prvky. Přesné složení vědci zatím tají, protože probíhá proces patentování. Nicméně právě tato změna umožnila dosáhnout výrazné cenové úspory a zároveň zlepšit mechanické vlastnosti výsledného materiálu.

Lepší než současné slitiny

Vedoucí autor studie a doktorand Ryan Brooke z Centra pro aditivní výrobu (RCAM) při RMIT uvedl, že nová slitina překonává standardní materiály nejen cenou, ale také výkonností. „3D tisk umožňuje rychlejší a flexibilnější výrobu, ale zatím jsme byli omezeni používáním starých slitin. Tohle je jako postavit letadlo, ale jezdit s ním po silnici – plný potenciál jsme dosud nevyužili,“ vysvětlil Brooke.

Vývoj nových slitin je podle něj zásadní pro posunutí hranic toho, co 3D tisk dokáže.

Nový přístup k návrhu slitin

Kromě samotné slitiny představila studie také novou metodiku návrhu slitin, která výrazně zrychluje a zlevňuje vývoj. Vědci z RMIT vyvinuli model pro předpověď struktury zrn, což je zásadní pro pochopení mechanických vlastností materiálu vzniklého 3D tiskem. Výsledkem je slitina, která se tiskne rovnoměrně, bez typických sloupovitých mikrostruktur – ty totiž často vedou k nerovnoměrnému chování materiálu pod zatížením.

Jednotná mikrostruktura, vyšší pevnost a lepší tažnost

Výsledná slitina vykazuje nejen jednotnou mikrostrukturu, ale také zlepšené vlastnosti: vyšší pevnost a lepší tažnost. Právě kombinace těchto faktorů řeší dva hlavní problémy, které doposud bránily širšímu nasazení 3D tisku z titanu – vysoké náklady a omezené mechanické vlastnosti.

Co říká trh?

Během programu CSIRO ON Prime, kde výzkumný tým sbíral zpětnou vazbu od potenciálních zákazníků z oblasti letectví, zdravotnictví a automotive, zazněla jednoznačná zpráva: nové slitiny musejí nabídnout výrazný skok vpřed, ne jen drobné zlepšení. A právě to se vědcům z RMIT podle všeho podařilo.

Co bude dál?

Podle profesora Marka Eastona z RCAM je nyní klíčové najít průmyslové partnery, kteří pomohou technologii posunout směrem ke komerčnímu využití. Výzkumný tým je otevřen spolupráci s firmami napříč dodavatelským řetězcem.

Vzorky slitiny byly vytvořeny a testovány v špičkovém zařízení Advanced Manufacturing Precinct při RMIT, které je jedním z nejmodernějších center aditivní výroby v regionu.