Kombination von 3D-Druck und Metallkunde führt zu stärkeren, kristallin inspirierten Materialien
Unvollkommene Perfektion
Derzeit verfügbare 3D-Druckgitter haben ein einzelnes sich wiederholendes Muster, das die Struktur eines metallischen Einkristalls nachahmt: Die Knoten im Gitter entsprechen den Atomen im Einkristall, und die Streben entsprechen den atomaren Bindungen. In jeder dieser Strukturen sind die atomaren Ebenen oder Knoten perfekt ausgerichtet.
In einigen Anwendungen, wie beispielsweise im Hochtemperaturbereich eines Strahltriebwerks, sind Einkristallmaterialien ideal, da sie bei extremen Temperaturen einer Verformung standhalten. Sie sind jedoch möglicherweise nicht in der Lage, mechanischen Belastungen standzuhalten.
Wenn die Struktur unter Druck gesetzt wird und die Kraft ausreicht, um eine dauerhafte Verformung zu bewirken, schert sich das Gitter entlang definierter Ebenen, und ein Riss breitet sich im gesamten Material aus. Ohne diese Scherung zu behindern, bricht das Material katastrophal zusammen.
In den neuen Materialien, die viele Kristallkörner aufweisen, wird jedoch die Ausrichtung der atomaren Ebenen von Körnung zu Körnung geändert. In diesen Materialien, wenn eine Scherkraft in eine Richtung wirkt, verlangsamt oder stoppt ein Riss, wenn er auf einen Kristall trifft, dessen Atome anders ausgerichtet sind als der ursprüngliche Kristall. Darüber hinaus ist es möglich, verschiedene Muster einzuführen, um die Materialien weiter zu verstärken und so langsame Risse zu vermeiden.
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