ابتكار طباعة ثلاثية الأبعاد ل"كربيد التنجستن" الفائق الصلابة

نجح باحثون في جامعة هيروشيما، بالتعاون مع شركة "ميتسوبيشي ماتيريالز هارد ميتال"، في تطوير تقنية للتصنيع بالإضافة (الطباعة ثلاثية الأبعاد) لطباعة مركب كربيد التنجستن والكوبالت (WC-Co)، ونُشرت الدراسة في "المجلة الدولية للمعادن الصلبة والمواد المقاومة للحرارة".

يحظى هذا المركب بتقدير كبير لقدرته العالية على تحمل التآكل الشديد والضغط والاستخدام الشاق ، حيث يجمع بين جزيئات كربيد التنجستن الصلبة ومادة الكوبالت المعدنية الرابطة ، وتُعد هذه المادة عنصرًا أساسيًا في تصنيع حواف أدوات القطع، وأدوات الحفر (المثاقب)، ومعدات التشغيل الآلي، وأدوات البناء. ومع ذلك، يعتمد الإنتاج التقليدي في المقام الأول على مساحيق المعادن التي تتطلب ضغط المساحيق الدقيقة تحت ضغط عالٍ وتشكيلها مما يستهلك كميات كبيرة من التنجستن والكوبالت الباهظي الثمن، وينتج عنه هدر كبير في المواد الخام.

أجرى الباحثون من جامعة هيروشيما وشركة "ميتسوبيشي ماتيريالز"، أبحاثًا لوضع المادة فقط في الأماكن المطلوبة بدقة؛ وذلك باستخدم تقنية إشعاع الليزر بالسلك الساخن (التي تُعرف أيضًا باللحام الليزر بالسلك الساخن) ، ويتيح تسخين السلك مسبقًا ترسيب المعدن بشكل أسرع مع تقليل الطاقة الإجمالية المطلوبة من الليزر ، وبدلاً من إذابة المادة بالكامل — مما يغير بنيتها الداخلية ويقلل من صلابتها — تعمل التقنية على تليين المعادن بدرجة كافية لتشكيل وترسيب الكربيد.

من خلال إثبات إمكانية تشكيل المعادن فائقة الصلابة بموثوقية عبر التليين المنضبط بدلاً من الإسالة الكاملة، يضع هذا البحث حجر الأساس للتصنيع مواد مقاومة للحرارة بإضافة مواد صناعية معاونة ، وتستهدف الجهود الجارية حاليًا تقليل التشققات، وتحسين المتانة العامة، وتصنيع أشكال هندسية أكثر تعقيدًا، مما يفتح آفاقًا واعدة لتقليل هدر المواد وتكاليف الإنتاج عبر تصنيع الأدوات الدقيقة وصناعات تشكيل المعادن على نطاق أوسع.