В НИТУ «МИСиС» разработали методику 3D-печати вольфрамом

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» предложили методику, позволяющую осуществлять 3D-печать тонкостенных вольфрамовых деталей сложной формы по технологии селективного лазерного сплавления. Разработанный метод позволяет выращивать конструкции со стенками толщиной в сто микрометров, то есть на уровне толщины человеческого волоса.

В НИТУ «МИСиС» разработали методику 3D-печати вольфрамом

Методика может быть использована в производстве деталей для экспериментов на ускорителях частиц, сообщает пресс-служба вуза. Вольфрам — самый тугоплавкий металл с температурой плавления 3422°C, критически необходимый для успешного функционирования многих современных отраслей, от металлообработки и аэрокосмоса до двигателестроения и медицины. Вольфрам эффективно поглощает радиационное излучение и мало подвержен коррозии, но демонстрирует чрезвычайную хрупкость при комнатной температуре, из-за чего тяжело поддается механической обработке.

Один из наиболее перспективных способов создания деталей сложной формы из вольфрама — 3D-печать. Ученым НИТУ «МИСиС» удалось получить из вольфрамового порошка деталь сложной формы с толщиной стенки 100 мкм методом селективного лазерного cплавления металлопорошковых композиций (SLM).

В НИТУ «МИСиС» разработали методику 3D-печати вольфрамом

«Несмотря на тугоплавкость вольфрама нам удалось подобрать технологические параметры 3D-печати для производства тонкостенных деталей по технологии селективного лазерного cплавления. Изучение условий формирования ванны расплава для вольфрама при воздействии лазерного излучения позволило увеличить разрешающую способность 3D-печати вольфрамом до физически возможного предела», — рассказал научный сотрудник лаборатории «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС», кандидат физико-механических наук Иван Пелевин.

В дальнейшем технология может быть использована для создания нового поколения детектора частиц высоких энергий — калориметра — для экспериментов на Большом адронном коллайдере в CERN и на российских ускорителях частиц. Абсорбер излучения, изготовленный из тонкостенного вольфрама, способен эффективно поглощать частицы высоких энергий и формировать так называемый электромагнитный ливень, который образуется при взаимодействии высокоэнергетических частиц с веществом абсорбера. Калориметр с таким абсорбером позволит увеличить плотность потока частиц в экспериментах и, в перспективе, получить новые знания о свойствах адронов с тяжелыми кварками.

В НИТУ «МИСиС» разработали методику 3D-печати вольфрамом

Кроме того, изготовленные из вольфрама 3D-печатные экраны могут быть использованы в качестве антирассеивающей матрицы для протонной лучевой терапии — инновационного метода лечения онкологических заболеваний с помощью выводимого пучка заряженных частиц на медицинских ускорителях. Плотность опухоли отличается от плотности здоровой ткани, что делает возможным прицельное неинвазивное воздействие на опухолевую ткань высокоэнергетичными заряженными частицами. Однако, существует проблема с рассеиванием этих частиц: при облучении их сложно сфокусировать на нужном участке. Напечатанный из вольфрама экран позволит фокусировать потоки частиц на опухолях, таким образом повышая эффективность терапии и позволяя избегать негативного воздействия на соседние здоровые ткани.

В дальнейшем предложенный метод тонкостенной 3D-печати может быть применен и к другим тугоплавким материалам.

KazakhRussianUkrainian