วัสดุไทเทเนียมพิมพ์แบบ 3 มิติ แข็งแรงกว่าโลหะผสมที่แข็งแกร่งที่สุดถึง 50%

นักวิจัยจากออสเตรเลียพัฒนาการพิมพ์วัสดุ 3 มิติแบบใหม่ มีความแข็งแกร่งกว่าวัสดุที่เคยมีมา อาจเปลี่ยนแปลงการผลิตตั้งแต่การปลูกถ่ายทางการแพทย์ไปจนถึงชิ้นส่วนเครื่องบิน

วัสดุแบบใหม่ที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย The Royal Melbourne Institute of Technology University (RMIT) ประเทศออสเตรเลีย ได้คิดค้นขึ้นนั้นเป็นโครงสร้างไทเทเนียมที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม โดยใช้องค์ประกอบหลายชิ้นที่ทำจากโลหะและพลาสติก ซึ่งมีคุณสมบัติที่เหนือกว่าวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ มีความแข็งแรงกว่าโลหะผสมที่แข็งแกร่งที่สุดถึง 50%

นักวิจัยออกแบบวัสดุสุดล้ำนี้ด้วยวิธีการพิมพ์ 3 มิติ หรือการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ โดยโครงสร้างทำจากเสากลวง ซึ่งได้แรงบันดาลใจการออกแบบจากธรรมชาติ เช่น ดอกบัววิกตอเรีย หรือปะการังท่อ เป็นพืชที่มีพื้นฐานกลวงที่แข็งแรง เพื่อแสดงให้เห็นวิธีผสมผสานความเบาและความแข็งแกร่งเข้าด้วยกัน

ที่ผ่านมาการสร้างโครงสร้างที่มีความกลวงข้างในมักล้มเหลว แต่ในการพิมพ์ 3 มิติกลับได้ทางออกของนวัตกรรมที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนด้วยการปรับโครงสร้างโครงตาข่ายรูปแบบใหม่ให้เหมาะสมเพื่อกระจายแรงเค้นให้เท่ากันมากขึ้น เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งหรือประสิทธิภาพของโครงสร้าง ประกอบกับการผลิตขั้นสูงโดยที่ชั้นของผงโลหะจะถูกละลายเข้าที่ด้วยการใช้ลำแสงเลเซอร์กำลังสูง

การออกแบบตาข่าย 2 ชั้น จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงกดที่เป็นจุดอ่อนในการออกแบบได้ลดลงครึ่งหนึ่ง และรอยแตกในการออกแบบก็เบี่ยงเบนไปตามแนวโครงสร้างด้วย จึงช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับวัสดุได้ ซึ่งทีมงานได้ทำการทดสอบวัสดุชนิดนี้พบว่ามีความแข็งแกร่งกว่าโลหะผสมแมกนีเซียมหล่อ WE54 ถึง 50% ซึ่งเป็นโลหะผสมที่แข็งแกร่งที่สุดที่มนุษยชาติรู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ

วัสดุชนิดนี้ยังคงต้องมีการพัฒนาต่อไปเพื่อให้เข้าถึงได้และนำมาใช้ได้จริงในอุตสาหกรรม เนื่องจากกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมไม่สามารถนำมาใช้ได้จริงสำหรับการผลิตวัสดุโลหะที่มีความซับซ้อนเช่นนี้ และไม่ใช่ทุกคนที่มีเครื่องหลอมผงเลเซอร์ในคลังสินค้า ซึ่งเมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้นการเข้าถึงก็จะเพิ่มมากขึ้น และกระบวนการพิมพ์ก็จะเร็วขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ผู้คนจำนวนมากนำวัสดุชนิดนี้ไปใช้ได้จริงในอนาคต

ที่มาข้อมูล: rmit, scitechdaily, interestingengineering
ที่มาภาพ: rmit
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech