Wissenschaftler ermöglichen Beobachtung von Rissbildung in 3D-gedrucktem Wolfram

Forscher vom Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben die Ursachen für die bei der additiven Fertigung von Wolfram beobachteten Mikrorisse identifiziert.

Mit dem höchsten Schmelz- und Siedepunkt aller bekannten Elemente ist Wolfram zu einer beliebten Wahl für Anwendungen mit extremen Temperaturen geworden, einschließlich Glühlampenwendeln, Lichtbogenschweißen, Strahlenschutz und in jüngster Zeit als plasmabeschichtetes Material in Fusionsreaktoren wie dem ITER-Tokamak.

Die inhärente Sprödigkeit von Wolfram und die Mikrorisse, die bei der additiven Fertigung mit dem seltenen Metall entstehen, haben jedoch seine weit verbreitete Anwendung behindert.

Um zu charakterisieren, wie und warum sich diese Mikrorisse bilden, haben Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) thermomechanische Simulationen mit Hochgeschwindigkeitsvideos kombiniert, die während des 3D-Druckprozesses von Metall im Laser-Pulverbettschmelzverfahren (LPBF) aufgenommen wurden. Während sich die bisherige Forschung auf die Untersuchung von Rissen nach dem Aufbau beschränkte, konnten die Wissenschaftler zum ersten Mal den Übergang von Duktilität zu Sprödigkeit (DBT) in Wolfram in Echtzeit visualisieren und so beobachten, wie Mikrorisse beim Erwärmen und Abkühlen des Metalls entstehen und sich ausbreiten. Das Team war in der Lage, das Phänomen der Mikrorisse mit Variablen wie Eigenspannung, Dehnungsrate und Temperatur zu korrelieren und zu bestätigen, dass die DBT die Rissbildung verursacht hat.

Die Entdeckung der Wissenschaftler könnte als Grundlage für das 3D-Drucken anderer rissfreier Metallteile dienen, mit potenziellen Anwendungen in der Verteidigungs- und Energieindustrie.