3D-принтеры способны создавать вещи широкого диапазона применения, начиная от очков и заканчивая имплантатами медицинского назначения, причем с помощью только компьютерных моделей без использования каких-либо форм. Но для того, чтобы построить космический аппарат инженеры зачастую нуждаются в деталях, которые не могут быть созданы посредством традиционных технологий и стандартных 3D-принтеров, так как таким деталям должны быть присущи свойства нескольких металлов. В настоящее время исследователи из Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене (штат Калифорния) работают над такой технологией 3D-печати, которая бы позволила осуществлять переход от одного металла или сплава к другому при печати одного объекта.
По словам технолога R. Peter Dillon из Лаборатории реактивного движения, для того, чтобы можно было беспрепятственно осуществлять переход от одного сплава к другому во время 3D-печати, необходимо изучить широкий спектр потенциальных сплавов. Он также отметил, что эта технология позволит изменить в будущем представление о исследовании материалов.
Хотя градиентные сплавы в прошлом не раз создавались в научно-исследовательских установках, впервые учёные использовали эти композиционные материалы для создания объектов, в частности, оправы для зеркала, отмечает инженер-механик JPLJohn Paul Borgonia.
Зачем учёные NASA занимаются подобного рода разработками? Допустим, необходим металлический предмет, различные части которого характеризуются разными свойствами — одна сторона должна характеризоваться высокой температурой плавления, а другая — низкой, либо одна сторона магнитная, а вторая — нет. Безусловно, можно сделать две различные половинки этого объекта и потом их сварить. Но сварочный шов будет хрупким, то есть будет достаточно небольшого напряжения для того, чтобы этот объект развалился на две части. Это не очень радужная перспектива, если речь идёт о создании детали для межпланетного космического корабля.
Учёные Лаборатории реактивного движения занимаются поисками возможного пути решения этой проблемы с 2010 года. Усилия, направленные на совершенствования методов интеграции частей, изготовленных из различных металлов, в рамках миссии NASA «Mars Science Laboratory», в ходе которой на поверхность Красной планеты благополучно высадился марсоход «Curiosity», вдохновили учёных на создание проекта 3D-печатных компонентов, состоящих из нескольких сплавов, различных по составу.
Исследователи из Лаборатории реактивного движения, Калифорнийского технологического университета и Университета штата Пенсильвания объединили свои силы для решения этой проблемы. Результат, который им удастся получить, имеет важное значение не только для будущих космических путешествий в глубокий космос, но и технического оснащение нашей планеты.
По словам Douglas Hofmann, исследователя в области материаловеденья и металлургии из JPL, стандартный процесс 3D-печати интегрируется с возможностью изменения свойств металлического порошка.
Новая технология предусматривает нанесение металла на вращающийся стержень, таким образом металл наносится «наизнанку», что кардинально отличается от традиционной технологии 3D-печати. Лазер расплавляет металл, создавая слои.
Будущие космические миссии могут включать детали, изготовленные по этой технологии. Для автомобильной и коммерческой аэрокосмической промышленности эта технология также может оказаться весьма полезной, отмечает Hofmann.
