Инженеры из Общества Макса Планка в Дюссельдорфе и Института лазерных технологий Фраунгофера в Аахене (Германия) разработали новую технологию создания разнородных микроструктур при помощи 3D-печати. Для визуализации своей работы они напечатали аналог знаменитой дамасской стали. Это не заготовка для оружия, о выдающихся эксплуатационных качествах материала говорить не приходится, он был изготовлен именно для демонстрации, как старинные технологии можно перенести в современный мир.
Главный отличительный признак дамасской стали – чередование множества слоев твердого и мягкого металла внутри единого пакета. При классической ковке эти слои сначала изготавливались в виде отдельных фрагментов, а потом соединялись вместе. Метод 3D-печати предполагает поочередное нанесение разных слоев, чтобы в итоге повторить ту же самую структуру. Однако в классической дамасской стали используется два вида сырья с разным химическим составом, что для современных 3D-принтеров пока слишком сложная задача.
Немецкие ученые использовали единое сырье – порошок сплава железа, никеля и титана, однако снабдили печатающую головку принтера дополнительным лазерным излучателем. Во время печати порошок плавится и разливается слоем заданной толщины по заготовке, после чего делается пауза, чтобы этот свежий слой успел остыть ниже 195&nbdsp;°C. Затем при помощи лазера верхняя часть этого слоя мгновенно разогревается и поверх нее тут же подается следующий слой расплавленного металла.
Из-за того, что в каждом слое отдельные участки остывают по-разному, меняются и механические свойства готового металла – получается то самое чередование твердых и мягких слоев. Но главный нюанс в том, что при повторном разогреве лазером можно очень точно влиять на микроструктуру металла и тем самым прямо во время печати создавать участки изделия с очень разными свойствами. Именно это «конструирование» новых сплавов на ходу немецкие инженеры и называют настоящим достижением. А реплика дамасской стали – лишь наглядная демонстрация идеи.