A fémnyomtatás évről évre fontosabb szerepet játszik, a légjármű-ipartól a medicináig, egyre több iparágban bővülnek vele a lehetőségek. Mindezzel együtt, a fejlődéssel nő a kihívások száma, és egyikre-másikra nem könnyű megoldást találni.
Például a gyártófolyamat közbeni hőmérséklet az egyik legfontosabb tényező. Széles a skála, ráadásul különösen oda kell figyelnünk a szélvészgyorsan felmelegedő és lehűlő anyagokra.
Fémek additív gyártásánál lényegében többmillió apró, porállapotú részecskét „hegesztünk” eggyé nagyteljesítményű eszközökkel, például lézerrel, olvasztjuk folyadékká őket, majd kihűlve, szilárd halmazállapotúvá válnak. A hűlés tempója hihetetlenül gyors, akár másodpercenkénti egymillió Celsius-fok is lehet, és az egyensúlynak ez a szélsőséges hiánya számos mérési kihívást vet fel.
A korrózióval szembeni ellenállása miatt nagyra értékelt acélt a 3D nyomtatás sok területén használják. A gyakran emlegetett rozsdamentes acél vasból, krómból és egy kevés szénből készült ötvözet. Egyes változatai, például a PH 17-4 nagyon ellenállnak a korróziónak, és döbbenetesen kemények is.
Az Egyesült Államok Szabványok és Technológia Nemzeti Intézete ilyem rozsdamentes acélt nyomtatott. Az anyag mindkét főtulajdonságát megtartotta.
A hőmérsékletváltozások gyakran szabálytalanságokat idéznek elő, és miattuk nem egyszerű az óhajtott tulajdonságokkal rendelkező fémtárgyat nyomtatni. A kutatók ezért alaposan utánanéztek az anyagban lévő kristályszerkezetek variációinak. Az elemi részecskéket felgyorsító elektromágneses műszert is használtak, amelyről nyomtatás közben röntgensugarakat küldtek az acélra. A kristályszerkezet fejlődését akarták így nyomon követni. Végül számos, az ötvözet összetételét meghatározó tényezőt sikerült megérteniük.
Az összetétel feletti kontroll az ötvözetek nyomtatásának kulcsa – állítják a kutatók. Csak így képesek az anyag hűlését, megszilárdulását is kontrollálni, és ez tette lehetővé, hogy (ezer és egymillió Celsius-fok/másodperc közötti) nagyon változatos hűlési tempók mellett masszív 17-4 PH rozsdamentes acél lett a végeredmény.
Mivel a hagyományos gyártás egyes hűtési lépéseit kihagyták, az ötvözet 3D nyomtatással történő előállítása könnyebb és olcsóbb.
