Tworzenie elementów do silników rakietowych i odrzutowych stawia przed inżynierami ogromne wyzwania. Zasadniczo, potrzebne są materiały, które mogą wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury, a przy tym są trwałe. Dotychczasowy druk 3D z metalu miał w tym obszarze ograniczenia. Nie istniały przystępne cenowo stopy, które działałyby w przedziale temperatur od 1038°C do 1315°C (1900°F do 2400°F). Dlatego NASA postanowiła stworzyć własne rozwiązanie, czyli stop do druku 3D o nazwie GRX-810.
Innowacyjna technologia powstawania stopu GRX-810
Zespół inżynierów z NASA Glenn Research Center, pod kierownictwem Tima Smitha, stworzył ten przełomowy stop, wykorzystując modelowanie komputerowe. To pierwsze tego typu podejście, które pozwoliło na dokładne symulacje i testy mieszanek metali, zanim zostały one fizycznie wytworzone. Głównymi składnikami GRX-810 są nikiel, kobalt i chrom. Jednak prawdziwym przełomem okazało się dodanie tlenku ceramicznego.
Opracowanie tego stopu do druku 3D nie było proste. Proszek metaliczny wymagał pokrycia specjalną powłoką z nanocząstek tlenku, co miało na celu zwiększenie jego odporności na ciepło. Taka technologia, nazywana „wzmacnianiem dyspersją tlenków” (ODS), była dotąd niezwykle kosztowna. Inżynierowie NASA opracowali jednak nową, efektywną metodę z wykorzystaniem rezonansowego mieszania akustycznego. Wibracje sprawiają, że nanocząstki tlenku równomiernie pokrywają każdą cząstkę metalu, a dzięki temu są nierozłączne.
Stop do druku 3D GRX-810 (Źródło: https://spinoff.nasa.gov/node/11587)
Zalety i zastosowania stopu GRX-810
Korzyści nowego stopu GRX-810 są ogromne w porównaniu do powszechnie stosowanych stopów. Przede wszystkim, zapewnia on znacznie większą odporność na wysokie temperatury oraz trwałość. Oszacowano, że stop do druku 3D GRX-810 może wytrzymać nawet rok w temperaturze 1093°C (2000°F) pod obciążeniem, podczas gdy inne, tańsze stopy pękłyby po zaledwie kilku godzinach.
Obecnie, firma Elementum 3D z Kolorado, która posiada licencję od NASA, produkuje GRX-810 na skalę komercyjną. Jak podkreśla Jeremy Iten, dyrektor techniczny w Elementum 3D, wstępne testy wykazały, że stop GRX-810 może być nawet dwukrotnie trwalszy niż ten, który początkowo wytworzyła NASA. Ten przełom otwiera nowe możliwości w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Na przykład, firma Vectoflow testuje czujniki przepływu gazów wykonane z GRX-810. Takie czujniki, które zazwyczaj ulegają zniszczeniu w ekstremalnych temperaturach, mogłyby znacznie poprawić wydajność silników odrzutowych, zmniejszyć zużycie paliwa i ograniczyć emisję spalin.
Źródło: https://spinoff.nasa.gov/node/11587
