Zeldzame kristalvorm blijkt de sterkte van 3D-geprint metaal te vergroten
7 april 2025 – Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben speciale atomaire patronen, quasikristallen genaamd, gevonden in 3D-geprinte aluminiumlegeringen. De onderzoekers ontdekten dat zogenaamde quasikristallen de sterkte van 3D-geprint aluminium vergroten, waardoor het gebruikt kan worden in lichte, zeer sterke objecten zoals vliegtuigonderdelen.
Quasikristallen lijken op gewone kristallen, maar er zijn een paar belangrijke verschillen. Een traditioneel kristal is een vaste stof die bestaat uit atomen of moleculen in zich herhalende patronen. Keukenzout is bijvoorbeeld een veelvoorkomend kristal. De atomen van zout verbinden zich tot kubussen, en die microscopisch kleine kubussen verbinden zich tot grotere kubussen die groot genoeg zijn om met het blote oog te zien. Er zijn slechts 230 mogelijke manieren waarop atomen zich herhalende kristalpatronen kunnen vormen. Quasikristallen passen in geen van die patronen. Hun unieke vorm laat ze een patroon vormen dat de ruimte vult, maar zich nooit herhaalt.
In metalen zijn perfecte kristallen zwak. De regelmatige patronen van perfecte kristallen maken het gemakkelijker voor de atomen om langs elkaar te glijden. Wanneer dat gebeurt, buigt, rekt of breekt het metaal. Quasikristallen verbreken het regelmatige patroon van de aluminiumkristallen, waardoor defecten ontstaan die het metaal sterker maken.
Volgens de onderzoekers biedt hun werk nieuwe inzichten in de microstructurele kenmerken van hoogwaardige 3D-geprinte aluminiumlegeringen en opent het een nieuwe richting voor het gebruik van quasikristallen voor verbeterde mechanische prestaties van 3D-geprinte metalen.
De resultaten verschenen op 7 april in Journal of Alloys and Compounds onder de titel ‘Microstructural Features and Metastable Phase Formation in a High-Strength Aluminum Alloy Fabricated Using Additive Manufacturing’. (Doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180281)
