Przemysłowe zastosowanie powłok gradientowych
Powłoki mogą chronić przed korozją lub zmęczeniem materiału, a powłoki wielofunkcyjne łączą obie te funkcje w jednym materiale kompozytowym, ale w laboratoriach na całym świecie czeka jeszcze lepsze rozwiązanie. Wyobraźmy sobie wielofunkcyjną powłokę, posiadającą różne właściwości w zależności od miejsca, dzięki czemu zapewnia ochronę tam, gdzie jest ona potrzebna. Materiały gradientowe (FGM) posiadają właśnie takie właściwości, które zmieniają się stopniowo w zależności od głębokości lub objętości materiału. W ramach finansowanego ze środków UE projektu AMCOR (Additive manufacturing for wear and corrosion applications) opracowano elastyczny zautomatyzowany proces do niezawodnego osadzania FGM w warunkach przemysłowych. System łączy napawanie laserowe z robotycznym i numerycznym pozycjonowaniem oraz technikami skanowania 3D. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie napawania laserowego w różnych orientacjach oraz wytwarzanie złożonych trójwymiarowych struktur. W odróżnieniu od konwencjonalnych procesów produkcyjnych napawanie laserowe nie usuwa żadnego materiału z masy metalowej. Umożliwia ono wytwarzanie komponentów przemysłowych o odporności na zużycie i korozję większej nawet o 50%. W ten sposób można stosować FGM w butlach hydraulicznych, głowicach wiertniczych, trzpieniach zaworów i przekładniach. Projekt koncentrował się na FGM łączących doskonałą odporność na zużycie, charakterystyczną dla metali z dużym zakresem temperatur pracy cechującym materiały ceramiczne. W przypadku FGM metalowo-ceramicznych zwykle powstawała faza pośrednia, co prowadziło do osłabienia zwilżania, pogorszenia właściwości mechanicznych oraz częstego pękania lub rozwarstwień. System robotycznego osadzania AMCOR do produkcji odpornych na korozję i zużycie maszyn wykorzystujących FGM odegra istotną rolę w realizacji unijnej wizji fabryk przyszłości. Zaawansowane technologie produkcji powinny ułatwić wprowadzenie laserowego osadzania metali i FGM w wielu sektorach rynku, z pożytkiem dla gospodarki UE.
Słowa kluczowe
Powłoki, tworzywa gradientowe, AMCOR, druk przestrzenny, napawanie laserowe
