Technology for producing 3D printed composite material with incorporation of nanoparticles

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F26316919%3A_____%2F25%3AN0000075" target="_blank" >RIV/26316919:_____/25:N0000075 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Technologie výroby materiálu 3D tištěného kompozitu s inkorporací nanočástic

Original language description

Výsledek VaV představuje ověřenou technologii výroby pokročilého kompozitního materiálu na bázi korozivzdorné oceli 316L, realizovanou technologií aditivní výroby metodou přímé depozice energie (DED). Technologie je založena na řízeném přídavku nanočástic karbidu wolframu (WC) do kovové matrice během procesu výroby, čímž dochází k vytvoření disperzně zpevněného materiálu (ODS). V rámci vývoje byl navržen a experimentálně ověřen postup homogenního rozptýlení nanočástic WC o velikosti 50–100 nm v kovovém prášku metodou předmíchání složek s rozdílnou granulometrií. Tento postup zajišťuje stabilní transport částic do tavné lázně a jejich rovnoměrnou distribuci v objemu materiálu během procesu DED. Součástí ověření technologie byla optimalizace procesních parametrů na zařízení InssTek MX-LAB a následné experimentální ověření na vyrobených vzorcích. Bylo prokázáno dosažení nízké pórovitosti (cca 0,1 %), homogenní mikrostruktury a významného zvýšení mechanických vlastností, zejména tvrdosti, oproti referenčnímu materiálu 316L. Funkčnost technologie byla ověřena experimentálně a výsledky potvrzují její reprodukovatelnost a aplikační potenciál pro výrobu komponent vystavených zvýšenému mechanickému namáhání a opotřebení. Technologie je využitelná v průmyslové praxi v oblastech s vysokými nároky na mechanickou odolnost a životnost součástí.

Czech name

Technologie výroby materiálu 3D tištěného kompozitu s inkorporací nanočástic

Czech description

—

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

20501 - Materials engineering

Project

—

Continuities

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Publication year

2025

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

VZT2500009

Numerical identification

—

Technical parameters

Výsledek byl realizován pomocí technologie přímé depozice energie (DED) na zařízení InssTek MX-LAB vybaveném ytterbiovým vláknovým laserem o maximálním výkonu 0,5 kW a ochrannou atmosférou argonu (Ar 5.0). Pro experimentální výrobu byl použit modul SDM 400 s průměrem laserového bodu 400 µm. Proces depozice probíhal se strategií Zig-Zag CFC/CF s rotací jednotlivých vrstev o 90°. Použitým materiálem byla nerezová ocel 316L s přídavkem 5 hm. % nanočástic karbidu wolframu (WC). Nanočástice o velikosti 50–100 nm byly předem homogenně rozptýleny na povrchu částic základního prášku. Práškový materiál byl dodán společností Osprey/SAM. Základní procesní parametry zahrnovaly: výkon laseru: 250 W, rychlost depozice: 850 mm/min, dávkování prášku: 1 g/min. Metalografická analýza vzorků ve stavu po tisku (as-built) prokázala homogenní austenitickou mikrostrukturu s rovnoměrně rozptýlenými částicemi WC a minimální pórovitost přibližně 0,1 %. Tvrdost materiálu byla měřena metodou Vickers dle ČSN EN ISO 6507-1 při zatížení HV10 a dosahovala průměrné hodnoty 269 HV10, což představuje významné zlepšení mechanických vlastností oproti standardní oceli 316L vyrobené aditivní technologií.

Economical parameters

Vyvinutý materiál a technologický postup vykazují vysoký ekonomický potenciál zejména pro aplikace v oblasti energetiky, chemického průmyslu, nástrojářství a výroby funkčních povrchů vystavených opotřebení. Technologie DED umožňuje cílené nanášení kompozitní vrstvy pouze do namáhaných oblastí komponent, čímž dochází k významné úspoře drahých vyztužujících materiálů a snížení celkových výrobních nákladů. Ekonomickou výhodou je rovněž možnost renovace a lokálního zesílení existujících dílů namísto jejich kompletní výměny. Použitý přístup nevyžaduje zásadní úpravy stávající DED technologie ani speciální zařízení pro manipulaci s nanočásticemi, což snižuje investiční náklady na zavedení technologie do průmyslové praxe. Výsledek má potenciál pro další rozvoj směrem k poloprovoznímu a průmyslovému využití a může sloužit jako základ pro nové aplikační projekty a spolupráci s průmyslovými partnery.

Application category by cost

—

Owner IČO

26316919

Owner name

COMTES FHT a.s.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—