工業生產新革命！麻省理工學院讓3D列印材料更耐用

現代的燃氣渦輪機葉片是用傳統鑄造技術生產，也就是將融化金屬倒入複雜精細的模具裡，順著特定方向凝固後製成。在發電廠裡，當葉片在極高溫的氣體中高速旋轉時就會提取功率以發電，推動噴氣引擎，因此內部零件都以地球上最耐熱的合金製成。科學家還研究利用3D列印生產渦輪葉片的技術，但他們發現，這會使3D列印材料結構產生幾十微米到幾百微米大的晶粒細化情形，容易導致金屬在持續受到高溫和機械應力作用下，不可逆地改變形狀，這現象也稱為「蠕變」(creep)。

不過麻省理工學院研究者發現，透過額外的熱處理步驟，能強化3D列印合金結構，這項技術能讓材料裡的晶體結合得更大且更穩定。例如科學家拿3D列印出的鎳基超合金測試，將其加熱到攝氏1200至1245度，裡面的微觀缺陷，又稱「差排」(dislocation)就會消失並重新累積，裡面的晶粒也會不斷拉長，進行「再結晶」，形成更耐用的微觀結構，減少蠕變可能性。

蠕變會導致渦輪機使用壽命減短或燃油效率變低，增加運作成本，而有了這項材料處理技術，能提升渦輪機熱效率，維持同樣功率又能減少燃燒燃料，進而降低排碳量。科學家樂觀表示，這項3D列印材料處理技術，有望為降低燃料消耗和提高能源效率打開新大門。（編譯／Elisa）

原文出處：https://interestingengineering.com/innovation/3d-printed-materials-now-more-durable

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