Хотя 3D-печать металлом дает гибкость и снижает время производства, большинство сплавов изначально разрабатывались для ковки или литья, а не для печати. Это вызывает проблемы с прочностью и дефектами, особенно при нагреве и охлаждении в лазерных принтерах.
Ученые из университета Пердью (США) и Южно-Китайского университета (Китай) решили эту проблему с помощью машинного обучения. Их алгоритм проанализировал 81 физико-химическую характеристику элементов — вплоть до атомных радиусов и поведения электронов, а также то, как материал поведет себя именно в процессе 3D-печати. Результаты опубликованы в International Journal of Extreme Manufacturing.
Модель ИИ предсказала прочность около 1713 МПа и способность растягиваться более чем на 15% до разрушения. Испытания на реальных принтерах полностью подтвердили прогнозы.
По сравнению с сырым напечатанным металлом, новый сплав показал увеличение прочности на 30%, а его пластичность удвоилась. Секрет — в короткой шестичасовой термообработке, которая создает наночастицы меди и никель-алюминия. Эти частицы блокируют распространение структурных дефектов.
Кроме того, сплав устойчив к коррозии: он разрушается всего на 0,105 мм в год — лучше, чем у некоторых коммерческих нержавеющих сталей. Это открывает широкие возможности для применения в аэрокосмической и морской отраслях, где материалы постоянно контактируют с влагой.
Авторы называют свою стратегию экономически эффективным способом развития аддитивного производства металлов. Хотя для каждого нового класса материалов параметры модели потребуется перенастраивать, этот подход может стать прорывом. Он позволяет создавать прочные, устойчивые к ржавчине металлы с той скоростью и гибкостью, которые и прославили 3D-принтеры.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в РФ разработали доступный сплав для магнитов.
