Onderzoekers van Hiroshima University slagen erin ultraharde wolfraamcarbide te 3D-printen

Wolfraamcarbide-kobalt (WC-Co) is niet meer weg te denken uit de verwerkende industrie en wordt geprezen om zijn hardheid die kan wedijveren met saffier en diamant. De extreme duurzaamheid maakt het echter ongelooflijk duur en verspillend om te vormen met behulp van traditionele poedermetallurgie. Onderzoekers van de Hiroshima Universiteit hebben nu een manier ontwikkeld om dit materiaal te 3D-printen zonder zijn legendarische taaiheid op te offeren.

Het onderzoek - gepubliceerd in het International Journal of Refractory Metals and Hard Materials - maakt gebruik van een techniek genaamd hot-wire laserbestraling. In tegenstelling tot standaard additieve productie waarbij de grondstof volledig gesmolten wordt, combineert deze methode een laserstraal met een voorverwarmde laserdraad om de metalen alleen zachter te maken.

Gecementeerde carbiden zijn extreem harde materialen... maar ze worden gemaakt van zeer dure grondstoffen zoals wolfraam en kobalt, waardoor een vermindering van het materiaalgebruik zeer wenselijk is. Door gebruik te maken van additieve productie kan gecementeerd carbide alleen worden afgezet waar het nodig is, waardoor er minder materiaal wordt verbruikt. - Assistent professor Keita Marumoto, corresponderend auteur van het artikel.

Het team testte twee fabricagerichtingen: staaflood en laserlood, maar had aanvankelijk problemen met defecten en materiaalafbraak. Ze boekten succes door een middenlaag op basis van een nikkellegering te introduceren en de temperaturen strikt te regelen om boven het smeltpunt van kobalt te blijven, maar onder het niveau waar korrelgroei optreedt. Het uiteindelijke resultaat was een defectvrij materiaal met een hardheid van meer dan 1400 HV, wat overeenkomt met conventioneel vervaardigde carbides.

De onderzoekers proberen nu het proces te verfijnen om scheuren te voorkomen en de vervaardiging van complexe vormen mogelijk te maken, wat een revolutie zou kunnen betekenen voor de manier waarop snijgereedschappen worden gemaakt.