Conform Descopera: Cercetătorii din Japonia au reușit să imprime 3D unul dintre cele mai dure materiale utilizate în industrie, carbura de tungsten-cobalt (WC-Co), deschizând calea către o producție mai eficientă și mai sustenabilă. Această tehnică inovatoare, bazată pe fabricarea aditivă, depășește limitările metodei tradiționale de metalurgie a pulberilor, care implică costuri ridicate și pierderi semnificative de materii prime prețioase.
O nouă metodă de prelucrare cu laser
Până acum, carbura de tungsten-cobalt era apreciată pentru rezistența sa excepțională la uzură și presiune, fiind esențială în fabricarea uneltelor de tăiere, a burghielor și a echipamentelor de prelucrare. Cu toate acestea, duritatea sa extremă făcea prelucrarea să fie un proces dificil și costisitor. Metoda clasică, deși eficientă, presupune comprimarea și sinterizarea pulberilor la temperaturi foarte înalte, proces ce generează și pierderi considerabile de tungsten și cobalt.
Noua abordare, dezvoltată de o echipă de la Universitatea din Hiroshima în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal, folosește o tehnică de iradiere laser cu fir cald. Spre deosebire de metodele convenționale care implică topirea completă a metalelor, cercetătorii au optat pentru o „înmuiere” controlată a materialului. Această abordare previne alterarea structurii interne a carburei de tungsten și, implicit, diminuarea durității sale.
Rezultate remarcabile în laborator
Prin combinarea iradierii ghidate de laser cu un strat intermediar pe bază de aliaj de nichel și un control riguros al temperaturii, echipa a reușit să evite defectele de structură și creșterea necontrolată a cristalelor microscopice. Acest proces a condus la obținerea unui material fără defecte majore, cu o duritate Vickers de peste 1400 HV. Această valoare plasează noul aliaj în categoria materialelor extrem de dure, foarte apropiat de substanțe precum safirul și diamantul în ceea ce privește rezistența la uzură.
Profesorul Keita Marumoto, unul dintre autorii studiului publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, subliniază că abordarea de a forma materiale metalice prin înmuiere, în loc de topire, reprezintă o inovație absolută. Această tehnică are potențialul de a fi aplicată nu doar la carbura de tungsten, ci și la o gamă largă de alte materiale industriale dure, contribuind la reducerea risipei de resurse valoroase.
Perspective pentru producția industrială
Deși există încă provocări legate de reducerea fisurilor și fabricarea unor forme complexe, rezultatele obținute deschid noi perspective pentru producția industrială. O astfel de metodă ar putea duce la piese de înaltă duritate fabricate mai eficient, cu costuri mai mici și cu un impact redus asupra mediului. Studiul a fost publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, iar implementarea tehnicilor de imprimare 3D în producția de materiale dure promite să revoluționeze multiple sectoare industriale, de la minerit la industria aerospațială.
Sursa: Descopera
