Equipe usa impressão 3D para fortalecer um material chave na indústria aeroespacial, energia

22 de maio de 2023

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por Elizabeth A. Thomson, Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Os materiais essenciais para muitas aplicações importantes na indústria aeroespacial e na geração de energia devem ser capazes de resistir a condições extremas, como altas temperaturas e tensões de tração, sem falhar. Agora, uma equipe de engenheiros liderados pelo MIT relata uma maneira simples e barata de fortalecer um dos principais materiais usados ​​hoje em tais aplicações.

Além disso, a equipe acredita que sua abordagem geral, que envolve a impressão 3D de um pó metálico reforçado com nanofios cerâmicos, poderia ser usada para melhorar muitos outros materiais. "Há sempre uma necessidade significativa de desenvolvimento de materiais mais capazes para ambientes extremos. Acreditamos que este método tem grande potencial para outros materiais no futuro, "diz Ju Li, professor da Battelle Energy Alliance em Engenharia Nuclear e professor de Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT (DMSE).

Li, que também é afiliado ao Laboratório de Pesquisa de Materiais (MRL), é um dos três autores correspondentes de um artigo sobre o trabalho publicado na edição de 5 de abril da Additive Manufacturing. Os outros autores correspondentes são o professor Wen Chen, da Universidade de Massachusetts em Amherst, e o professor A. John Hart, do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT.

A abordagem da equipe começa com o Inconel 718, uma popular “superliga”, ou metal capaz de suportar condições extremas, como temperaturas de 700°C (cerca de 1.300°F). Eles moem pós comerciais de Inconel 718 com uma pequena quantidade de nanofios cerâmicos, resultando na “decoração homogênea da nanocerâmica nas superfícies das partículas de Inconel”, escreve a equipe.

O pó resultante é então usado para criar peças por meio de fusão em leito de pó a laser, uma forma de impressão 3D. Esse processo envolve a impressão de finas camadas de pó, cada uma exposta a um laser que se move através do pó, derretendo-o em um padrão específico. Em seguida, outra camada de pó é espalhada por cima e o processo se repete com o movimento do laser para derreter o padrão da nova camada e ligá-lo à camada abaixo. O processo geral pode produzir peças 3D complicadas.

Os pesquisadores descobriram que as peças feitas desta forma com o novo pó têm significativamente menos porosidade e menos rachaduras do que as peças feitas apenas com Inconel 718. E isso, por sua vez, leva a peças significativamente mais resistentes que também apresentam uma série de outras vantagens. Por exemplo, eles são mais dúcteis – ou extensíveis – e têm uma resistência muito melhor à radiação e ao carregamento de alta temperatura.

Além disso, o processo em si não é caro porque “funciona com as máquinas de impressão 3D existentes. Basta usar nosso pó e você terá um desempenho muito melhor”, diz Li.