Actualités

Impression 3D Acier « Damascus » – Impression 3D

 

L’acier Damascus est un type d’acier très apprécié qui est créé en pliant à plusieurs reprises deux aciers qui ont différents niveaux de teneur en carbone. L’acier à haute teneur en carbone est incroyablement dur, mais il est plus fragile que l’acier avec moins de carbone. Plier les deux ensemble débloque à la fois la dureté et la résistance, et les bandes ondulées caractéristiques qui le donnent ne sont qu’un bonus esthétique. Bien que l’acier Damascus provienne d’une ancienne technique de forge qui remonte à la Syrie du XIIIe siècle, Philipp Kürnsteiner de l’Institut Max Planck pour la recherche sur le fer espère amener l’acier Damascus en 2020 avec une mise à jour technologique: l’impression 3D.

acier damas Frank Vinken

Refroidissement rapide

Une partie critique de la technique de pliage des aciers en Damascus est l’étape de trempe, ou refroidissement rapide. Un refroidissement rapide est nécessaire pour que les changements microstructuraux aient lieu qui rendent l’acier à la fois dur et résistant. Les atomes prennent une forme cristalline pendant le processus de refroidissement. Dans une forge traditionnelle, la trempe se fait avec de l’huile ou de l’eau. Une fois le métal forgé, une série de traitements de recuit (thermiques) conduisent à la précipitation de particules de nickel-titane qui rendent l’acier nettement plus dur, même à faible teneur en carbone. Ces particules sont ce qui rend l’acier maraging si dur, et les traitements de recuit et de précipitation sont ce qui le rendent si coûteux, car ils peuvent prendre plus de 48 heures de chauffage et de refroidissement.

A lire  Du sable au client: Anton et Gerard Phillips, impression 3D et sous-traitance - ImpressionEn3D.com

Pour leurs tests, les chercheurs ont utilisé une poudre d’alliage d’acier composée de nickel, de titane et de fer, des éléments qui précipiteront en particules de nickel-titane dans les bonnes circonstances qui viennent d’être décrites. Dans une imprimante 3D métallique, un refroidissement rapide était obtenu en désactivant simplement le laser de frittage pendant des périodes entre certaines des couches. Facile. Le refroidissement a permis aux formations cristallines de se produire, et la chaleur produite par le laser revenant pour imprimer plus de couches a servi de in situ traitement thermique pour précipiter les particules souhaitables.

Cartographie Atom

Pour déterminer si la technique d’impression a obtenu le résultat souhaité, les chercheurs ont cartographié l’éprouvette et les particules de nickel-titane étaient bien présentes. Ils sont allés plus loin et ont fait un test de résistance; l’échantillon a résisté à 20% plus de force d’étirement avant la rupture par rapport à une pièce imprimée traditionnellement avec la même poudre d’alliage d’acier. Ce n’est pas aussi solide que l’acier maraging, mais c’est quand même un changement impressionnant étant donné qu’il a fallu une fraction du temps (et du coût) requis pour un processus complet de recuit et de précipitation.

Bien qu’ils ne soient que dans la phase de découverte de leurs recherches, ils espèrent qu’à terme «on pourra fabriquer des outils souples et résistants à l’intérieur et seule la peau extérieure est durcie par précipitation sans qu’il soit nécessaire d’appliquer un revêtement ou un traitement de cémentation. . »

Image présentée avec l’aimable autorisation de Frank Vinken, Max Planck Institute for Iron Research

Tags
Bouton retour en haut de la page
Fermer