Исследователи из НИТУ «МИСиС» усовершенствовали технологию 3D-печати из алюминия, добившись повышения твердости изделий в полтора раза. Разработанная наноуглеродная добавка к алюминиевому порошку, полученная из продуктов переработки попутного нефтяного газа, позволит повысить качество авиакосмических композитов, напечатанных на 3D-принтере.

Результаты исследования опубликованы в журнале Composites Communications.

Сегодня основная сфера применения 3D-печати из алюминия — создание высокотехнологичных деталей для авиационной и космической промышленности. Наличие малейших дефектов в печатных конструкциях имеет критически важное значение для безопасности техники. Основным риском возникновения таких дефектов становится высокая пористость материала.

Для обеспечения равномерной и плотной микроструктуры печатных изделий ученые лаборатории MISIS Catalysis Lab предложили добавлять в алюминиевый порошок углеродные нановолокна. Использование этой модифицирующей добавки позволяет обеспечить низкую пористость материала и повышение его твердости в полтора раза.

«Улучшить свойства порошка для печати позволяет изменение его химического и фазового состава путем внедрения в основную матрицу дополнительных компонентов. В частности, углеродные нановолокна имеют высокую теплопроводность, которая помогает минимизировать температурные градиенты между печатными слоями в процессе синтеза изделий, на стадии селективного лазерного плавления. Благодаря этому микроструктуру материала практически полностью можно избавить от неоднородностей», — поясняет один из авторов исследования, профессор Александр Громов.

Разработанная учеными технология синтеза наноуглеродных добавок включает в себя методы химического осаждения, ультразвуковой обработки и ИК-термообработки. Важно и то, что используемые углеродные нановолокна являются побочным продуктом переработки попутного нефтяного газа. При его каталитическом разложении углерод скапливается в виде нановолокон на дисперсных металлических частицах катализатора. Обычно в настоящее время попутные газы просто сжигают на месторождениях, что наносит вред окружающей среде. Поэтому новый метод имеет важное экологическое значение.