Khoa học kỹ thuật và công nghệ

In kim loại tương lai (07/08/2014)

Máy in 3-D có thể tạo ra tất cả mọi thứ, từ kính mắt cho đến các thiết bị y tế cấy ghép, trực tiếp từ mô hình máy tính mà không cần khuôn. Nhưng để làm tàu vũ trụ, các kỹ sư đôi khi cần các bộ phận tùy chỉnh mà kỹ thuật sản xuất truyền thống và máy in 3-D tiêu chuẩn không thể tạo ra, bởi vì chúng cần phải có các thuộc tính của nhiều kim loại. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Lực đẩy phản lực (JPL) của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) đang thực hiện một quá trình in chuyển tiếp từ một loại kim loại hoặc hợp kim thành một loại khác trong một vật thể.

"Bạn có thể có một sự chuyển tiếp liên tục từ hợp kim thành hợp kim, và bạn có thể nghiên cứu một loạt các hợp kim tiềm năng", R. Peter Dillon, một chuyên gia tại JPL cho biết. "Chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu vật liệu trong tương lai sắp có sự thay đổi".

Mặc dù các hợp kim chênh lệch đã được tạo ra trước đây ở các cơ sở nghiên cứu và phát triển, nhưng đây là lần đầu tiên những vật liệu composite đã được sử dụng để làm ra các vật thể, chẳng hạn như chốt giá đỡ gương, John Paul Borgonia, kỹ sư cơ khí ở JPL cho biết.

Tại sao bạn cần chế tạo một chi tiết phần máy như vật? Giả sử bạn muốn có một vật bằng kim loại mà bạn muốn có các mặt có đặc tính khác nhau. Một mặt có thể có nhiệt độ nóng chảy cao và mặt kia có với mật độ thấp, hoặc một đầu có thể là từ tính còn đầu kia thì không. Tất nhiên, bạn có thể làm hai nửa riêng rẽ bằng các kim loại khác nhau rồi sau đó hàn chúng lại với nhau. Nhưng mối hàn có thể dễ gãy, do đó vật thể mới của bạn có thể vỡ dưới sức ép lớn. Thí dụ, đó không phải là một ý tưởng tốt nếu bạn chế tạo một tàu vũ trụ liên hành tinh không thể khắc phục khi nó đang hoạt động.

Các nhà khoa học ở JPL đang phát triển một kỹ thuật để giải quyết vấn đề này từ năm 2010. Một nỗ lực cải thiện các phương pháp kết hợp các bộ phận làm bằng vật liệu khác nhau trong nhiệm vụ phòng thí nghiệm khoa học sao Hỏa của NASA, đã hạ cánh an toàn tàu rover Curiosity lên Hành tinh Đỏ vào năm 2012, lấy cảm hứng từ một dự án in 3-D các bộ phận với nhiều thành phần hợp kim.

"Chúng tôi đang thực hiện một quy trình in 3-D tiêu chuẩn và kết hợp khả năng thay đổi bột kim loại để một bộ phận được chế tạo trong khi bay", Douglas Hofmann, nhà nghiên cứu khoa học vật liệu và luyện kim tại JPL nói. "Bạn luôn có thể thay đổi thành phần của vật liệu".

Trong kỹ thuật mới, Hofmann và các cộng sự phủ các lớp kim loại lên một cần xoay, do đó chuyển kim loại từ trong ra ngoài, thay vì thêm các lớp từ dưới lên trên, như trong các kỹ thuật in 3-D truyền thống. Tia laser làm tan bột kim loại để tạo ra các lớp này.

Các sứ mệnh không gian trong tương lai có thể kết hợp các bộ phận được chế tạo bằng kỹ thuật này. Ngành công nghiệp ô tô và ngành công nghiệp hàng không vũ trụ thương mại cũng có thể được hưởng lợi từ kỹ thuật này, Hofmann nói. 

Nguồn: www.vista.vn (Theo Phys.org)