Pesquisadores projetam liga superelástica com memória de forma para impressão 3D

À esquerda é mostrada uma micrografia eletrônica de pó de níquel-titânio. O pó pode ser usado para fabricar peças impressas em 3D, como as treliças à direita. Texas A&M Engenharia

Engenheiros da Texas A&M University, apoiados pela US National Science Foundation, desenvolveram uma liga superelástica com memória de forma (SMA) para impressão 3D. O material evita defeitos nas peças, como empenamento e delaminação, que comumente ocorrem quando esses materiais são impressos em 3D em equipamentos do tipo LPBF (laser Powder Bed Fusion).

Os SMAs de níquel-titânio são usados ​​em aplicações aeroespaciais e biomédicas, incluindo asas de avião e dispositivos cirúrgicos, porque revertem ao seu estado original após aplicação de calor ou estresse. No entanto, devido ao custo e à natureza intensiva de recursos do processo de fabricação, o uso de SMAs de níquel-titânio tem sido limitado.

“As ligas com memória de forma são materiais inteligentes que podem lembrar suas formas de alta temperatura”, disse Lei Xue, primeiro autor de um artigo sobre pesquisa e desenvolvimento. “Embora possam ser usados ​​de várias maneiras, a fabricação de ligas com memória de forma em formatos complexos requer ajuste fino para garantir que o material tenha as propriedades desejadas.”

A maioria dos materiais de níquel-titânio são danificados durante um processo típico de LPBF. Os pesquisadores usaram uma estrutura para selecionar parâmetros ideais para evitar defeitos e fabricar peças de níquel-titânio que apresentam consistentemente uma superelasticidade de tração à temperatura ambiente de 6%. Esse percentual é quase o dobro do valor documentado anteriormente, afirma a universidade.

O desenvolvimento tem o potencial de aumentar a escalabilidade dos SMAs de níquel-titânio impressos em 3D. O “estudo pode servir como um guia sobre como imprimir ligas com memória de formato de níquel-titânio com características mecânicas e funcionais desejadas”, disse Xue. “Se pudermos adaptar a textura cristalográfica e a microestrutura, há muito mais aplicações nas quais essas ligas com memória de forma podem ser usadas.”