Uusi ruotsalainen tutkimus osoittaa, että grafeenin lisääminen metallijauheeseen 3D-tulostuksessa luo paremman mikrorakenteen, lisää kestävyyttä sekä vähentää hankausta ja tarjoaa normaalia paremman ruostesuojauksen. Uudenlaista ruostumattoman teräsjauheen pinnoitteeksi grafeenia 3D-valmistuksessa on testattu Ruotsin tutkimuskeskus Vinnovan rahoittamassa projektissa SIO Grafenissa.
”Metallijauhe pinnoitettiin ennen tulostusta ja se toimi todella hyvin, kun testasimme eri grafeenimäärillä. Tulokset olivat erittäin hyviä”, sanoo Luulajan teknillisen yliopiston professori materiaalitekniikan professori Marta-Lena Antti.
Grafeenin yhdistäminen 3D-tulostukseen avaa mahdollisuuksia useille eri sovelluksille, joissa korkea suorituskyky on tärkeintä. Näitä ovat esimerkiksi ilmailu- ja avaruusteollisuuden tuotteet ja ortopediset sekä työkalu- ja energiaratkaisut.
Projektissa kehitettiin optimoidut prosessiparametrit laserjauhekerroksen ja elektronisuihkujauhekerroksen valmistukseen. Kovuus, lujuus, hankausominaisuudet ja korroosio-ominaisuudet ovat parantuneet erityisesti laserjauhepetillä.
Projektissa olivat mukana Luulajan yliopiston lisäksi myös Amexci, Carpenter Additive, GE Additive, Graphmatech, Keski-Ruotsin yliopisto ja Uppsalan yliopisto.
Tulokset osoittavat myös, että metallin raekoko pieneni grafeenin lisäämisen ansiosta. ”Huomasimme myös, että grafeenin korroosionkestävyys parani ja kulumisnopeus pieneni merkittävästi”, Marta-Lena Antti kertoo.
Hankkeen kautta on kehitetty uutta tietoa jauheen ominaisuuksista grafeenilla päällystämisen jälkeen. Tieto grafeenin ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen komposiittien mekaanisista, tribologisista ja korroosio-ominaisuuksista on lisääntynyt.
Parannettujen ominaisuuksien pohjalta valitulle loppukäyttäjälle on valmistettu demonstraattori, jota viedään nyt eteenpäin kohti kaupallistamista. SIO Grafen on yksi seitsemästätoista strategisesta innovaatio-ohjelmasta, ja sitä toteuttavat Vinnova, Ruotsin energiavirasto ja Formas.
Lisää: Vinnovan SIO Grafen -projektin tulokset (LINKKI), grafeenin olemus (LINKKI) ja aiemmat grafeenia käsitelleet uutiset Uusiteknologia.fi:ssä (LINKKI).
Kuvituskuva: Shutterstock/SIO Grafen