Forskare vid Hiroshima University lyckas 3D-printa ultrahård volframkarbid

Volframkarbid-kobolt (WC-Co) är en stapelvara inom tillverkningsindustrin och uppskattas för sin hårdhet som konkurrerar med safir och diamant. Dess extrema hållbarhet gör det dock otroligt dyrt och slösaktigt att forma med traditionell pulvermetallurgi. Nu har forskare vid Hiroshima University utvecklat ett sätt att 3D-printa detta material utan att offra dess legendariska seghet.

I studien - som publiceras i International Journal of Refractory Metals and Hard Materials - används en teknik som kallas hot-wire laser irradiation. Till skillnad från vanlig additiv tillverkning som kan smälta råmaterialet helt, kombinerar denna metod en laserstråle med en förvärmd tillsatsmaterial för att bara mjuka upp metallerna.

Hårdmetaller är extremt hårda material ... men de tillverkas av mycket dyra råmaterial som volfram och kobolt, vilket gör det mycket önskvärt att minska materialanvändningen. Genom att använda additiv tillverkning kan hårdmetall deponeras endast där det behövs, vilket minskar materialförbrukningen. - Biträdande professor Keita Marumoto, motsvarande författare till artikeln.

Teamet testade två tillverkningsriktningar: stav- och laserledande, men stötte inledningsvis på problem med defekter och materialnedbrytning. De nådde framgång genom att introducera ett nickellegeringsbaserat mellanlager och strikt kontrollera temperaturerna för att hålla sig över kobolts smältpunkt men under den nivå där korntillväxt uppstår. Slutresultatet blev ett defektfritt material med en hårdhet på över 1.400 HV, vilket matchar konventionellt tillverkade karbider.

Forskarna vill nu förfina processen för att förhindra sprickbildning och möjliggöra tillverkning av komplexa former, vilket potentiellt kan revolutionera hur skärverktyg tillverkas.