3D印刷技術により、脆いタングステンに亀裂が発生しません

タングステンには多くの優れた特性があります。 耐食性があり、融点は3422°Cで、すべての金属の中で最も高いため、極端な温度で動作するコンポーネントに理想的な材料です。 しかし、問題があります。それは、室温で非常に脆いため、従来の技術では処理が難しいことを意味します。

ドイツのカールスルーエ工科大学（KIT）の研究者は、電子ビーム溶解技術（EBM）と呼ばれる積層造形技術を使用してこの問題を解決し、タングステン処理の問題を解決しました。得られた亀裂のない金属は、ロケットノズル、炉の発熱体、核融合炉や医療画像システムのコンポーネントなどの高温コンポーネントに使用できます。

アディティブマニュファクチャリング

応用材料科学工学研究所（IAM-WK）のSteffen Antuschが率いるKITの研究者は、後処理をほとんど必要としないタングステン部品を製造するために、積層造形（3D印刷とも呼ばれる）を使用するいくつかの方法を研究しました。彼らの最新の研究では、EBMを使用して処理中のタングステンのひずみを低減し、それによって亀裂のない、取り扱いが容易な柔らかい材料を製造しました。

EBM技術は、真空中で加速された電子を使用して金属粉末を溶融します。電子ビームを動かすことにより、金属から重ね合わせて（すなわち、層ごとに）３Ｄ成分を生成することができる。この技術はもともと、高い処理温度を必要とするチタン合金および材料のために開発されました。

予熱は変形と固有の応力を減らすことができます

タングステンから3D印刷された部品を作成するために、Antuschと彼の同僚は、EBMマシンで電子ビームを使用して、タングステン金属粉末を溶融する前に予熱しました。研究者らは、この予熱プロセスにより金属の変形と固有の応力が減少し、それによって室温では割れやすいが高温では変形する材料の処理が可能になると説明しました。

AntuschはPhysicsWorldに、レーザー印刷などの他の技術と比較して、この新しい方法は亀裂のないタングステンの製造にはるかに優れていると語った。粉末射出成形（複雑で大量のネットシェイプ部品の製造に広く使用されている別の高度な製造技術）とは異なり、Antuschは、この新しい方法は「高価な工具を必要とせず、印刷部品の自由な設計を可能にする」と指摘しました。

IAM-WKの研究者は、ヘルムホルツ協会と欧州核融合ソリューション（EUROfusion）の研究に参加しています。その長期的な目標は、核融合エネルギーや医療工学（ CTスキャナー）。彼らは現在、そのような用途のために印刷されたタングステン材料の機械的特性を特徴づけてテストすることを計画しています。