Der erste Nature-Artikel auf dem Gebiet der 3D-Drucktechnologie im Jahr 2024 wurde am 27. Februar ver?ffentlicht. Ein Forscherteam des Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, ver?ffentlichte einen Artikel mit dem Titel "High fatigue resistance in a titanium alloy via near void-free 3D printing".

Der Artikel argumentiert, dass die zugrundeliegenden 3D-gedruckten Mikrostrukturen von Natur aus eine hohe Ermüdungsbest?ndigkeit aufweisen und dass die Verschlechterung dieser Eigenschaft durch das Vorhandensein von Mikroporen verursacht werden kann. Herk?mmliche Bemühungen, Mikroporen zu beseitigen, führen h?ufig zu einer Vergr?berung des Gewebes, w?hrend der Prozess der Geweberefinition das erneute Auftreten von Porosit?t mit sich bringt und sogar neue Nachteile wie die Anreicherung von α-Phasen an den Korngrenzen ausl?st, was das Dilemma der Mikrostruktur sowohl bei ein- als auch bei ausgehenden Bemühungen erschwert.
Im Laufe ihrer Forschung zur W?rmebehandlung entdeckte das CAS-Team ein wichtiges Prozessfenster nach der Behandlung, in dem die Phasenumwandlung und das Kornwachstum von 3D-gedruckten Titanlegierungen bei hohen Temperaturen asynchron verlaufen. Bei ausreichender überhitzung findet der α-zu-β-Phasenübergang sofort statt, und obwohl die β-Phasenwachstumstemperatur erreicht ist, ben?tigen die Korngrenzen eine Reifezeit, um sich neu zu ordnen. Unter Ausnutzung dieses wertvollen W?rmebehandlungsfensters haben die Forscher eine W?rmebehandlungsmethode identifiziert, die hei?es isostatisches Pressen mit einer Hochtemperatur-Kurzzeitbehandlung kombiniert, die sowohl eine Verfeinerung des Gewebes erreicht als auch eine Anreicherung der α-Phase und das erneute Auftreten von Mikroporen verhindert und letztendlich nahezu mikropor?se 3D-gedruckte Titanlegierungen im nahezu gedruckten Zustand herstellt.

TC4-Titanlegierungen mit dieser Mikrostruktur erreichen eine hohe Ermüdungsgrenze von etwa 1 GPa und übertreffen damit die Ermüdungsfestigkeit aller derzeitigen additiv gefertigten und gekneteten Titanlegierungen sowie anderer metallischer Werkstoffe.