研究者が3Dプリンティング用に超弾性形状記憶合金を開発

左はニッケルチタン粉末の電子顕微鏡写真です。 この粉末は、右の格子のような 3D プリント部品の製造に使用できます。 テキサスA&Mエンジニアリング

テキサス A&M 大学のエンジニアは、米国国立科学財団の支援を受けて、3D プリンティング用の超弾性形状記憶合金 (SMA) を開発しました。 この材料は、これらの材料を LPBF (レーザー パウダー ベッド フュージョン) スタイルの装置で 3D プリントするときに一般的に発生する、反りや層間剥離などの部品の欠陥を防ぎます。

ニッケルチタン SMA は、熱や応力を加えると元の状態に戻るため、航空機の翼や外科用器具など、航空宇宙および生物医学用途で使用されています。 しかし、製造プロセスには費用がかかり、資源を大量に消費するため、ニッケルチタン SMA の使用は制限されてきました。

「形状記憶合金は、高温でも形状を記憶できるスマートな材料です」と、研究開発に関する論文の筆頭著者である Lei Xue 氏は述べています。 「形状記憶合金はさまざまな方法で使用できますが、形状記憶合金を複雑な形状に加工するには、材料が望ましい特性を持つように微調整する必要があります。」

ほとんどのニッケルチタン材料は、一般的な LPBF プロセス中に損傷します。 研究者らはフレームワークを使用して最適なパラメーターを選択し、欠陥を防止し、室温で一貫して 6% の引張超弾性を持つニッケルチタン部品を製造しました。 同大学によると、その割合は以前に記録された量のほぼ2倍だという。

この開発により、3D プリントされたニッケルチタン SMA の拡張性が向上する可能性があります。 「この研究は、望ましい機械的および機能的特性を備えたニッケルチタン形状記憶合金を印刷する方法に関するガイドとして役立ちます」と Xue 氏は述べています。 「結晶組織と微細構造を調整できれば、これらの形状記憶合金を使用できる用途はさらに広がります。」