W ciągu ostatnich kilku dekad druk 3D z metalu był pionierem w tworzeniu niestandardowych części o złożonych kształtach i potężnych funkcjach. Ale ponieważ producenci dodatków dodają więcej stopów do swoich potrzeb w zakresie drukowania 3D, stają przed wyzwaniami związanymi z tworzeniem jednolitych, wolnych od wad części.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Texas A&M University jeszcze bardziej udoskonaliło proces wykorzystywania technologii druku 3D w technologii laserowej fuzji proszkowej do produkcji wysokiej jakości części metalowych. Wykorzystując połączenie uczenia maszynowego i jednotorowych eksperymentów druku 3D, określili korzystny skład chemiczny stopu oraz parametry procesu, takie jak prędkość i moc lasera, które są wymagane do drukowania części o jednolitych właściwościach w skali mikroskopowej.

Raiyan Seede, doktorant na Wydziale Inżynierii Materiałowej, powiedział, że naszym początkowym wyzwaniem było zapewnienie braku porów w drukowanej części, ponieważ jest to wyraźne zagrożenie dla tworzenia obiektów o podwyższonych właściwościach mechanicznych. Jednak po rozwiązaniu tego wyzwania w naszej poprzedniej pracy, w tych badaniach, zagłębiliśmy się w dostrojenie mikrostruktury stopu, aby lepiej kontrolować charakterystykę końcowego drukowanego obiektu w mniejszej skali niż wcześniej.

Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Additive Manufacturing.

Podobnie jak inne metody drukowania 3D, laserowa fuzja łoża proszkowego może również tworzyć 3D metalowe części warstwa po warstwie. W procesie najpierw nanosi się cienką warstwę proszku metalowego na podłoże, a następnie wykorzystuje wiązkę lasera do stopienia proszku wzdłuż trajektorii, która śledzi projekt przekroju poprzecznego pożądanej części. Następnie nałóż kolejną warstwę pudru i powtórz proces, stopniowo budując końcową część.

Proszki metali stopowych stosowane w produkcji addytywnej mogą być bardzo zróżnicowane, w tym mieszaniny metali, takie jak nikiel, aluminium i magnez w różnych stężeniach. Podczas procesu drukowania proszki te są szybko schładzane po podgrzaniu wiązką lasera. Ponieważ każdy metal w proszku stopu ma bardzo różne właściwości chłodzenia, a zatem krzepnie z różnymi prędkościami, to niedopasowanie spowoduje rodzaj mikrodefektu zwanego mikrosegregacją.

Kiedy proszek stopu ostygnie, poszczególne metale będą się wytrącać, powiedział Seede. Wyobraź sobie wsypywanie soli do wody. Gdy ilość soli jest niewielka, natychmiast się rozpuści, ale gdy wlejesz więcej soli, nierozpuszczone nadmiary soli zaczynają wytrącać się w postaci kryształów. Zasadniczo tak się dzieje w przypadku naszych stopów metali, które szybko stygną po wydrukowaniu.

Powiedział, że ta wada objawia się małymi kieszonkami, które zawierają nieco inną koncentrację zawartości metalu niż inne obszary drukowanej części. Te niespójności mogą uszkodzić właściwości mechaniczne drukowanego przedmiotu.

Aby skorygować ten mikrodefekt, zespół badawczy zbadał proces krzepnięcia czterech stopów zawierających nikiel i jeden inny składnik metalowy. W szczególności dla każdego z tych stopów zbadano stany fizyczne lub fazy występujące w różnych temperaturach, aby zwiększyć stężenie innych metali w stopach na bazie niklu. Na podstawie szczegółowego diagramu fazowego mogą określić skład chemiczny stopu, aby zminimalizować mikrosegregację podczas procesu wytwarzania przyrostowego.

Następnie stopili pojedynczą ścieżkę sproszkowanego metalu stopowego dla różnych ustawień lasera i określili parametry procesu, które umożliwiają wytwarzanie nieporowatych części. Następnie połączyli informacje zebrane z diagramu fazowego z informacjami zebranymi w eksperymencie jednościeżkowym, aby uzyskać kompleksowy obraz ustawień lasera i składu stopu niklu, który pozwoliłby uzyskać nieporowatą drukowaną część bez mikroskopijnego wyglądu. Segregacja.

Wreszcie naukowcy poszli o krok dalej i wyszkolili modele uczenia maszynowego, aby rozpoznawać wzorce w jednościeżkowych danych eksperymentalnych i diagramach fazowych, aby opracować równania mikrosegregacji mające zastosowanie do dowolnego innego stopu. Seede stwierdził, że równanie ma na celu przewidzenie stopnia segregacji na podstawie zakresu krzepnięcia, właściwości materiału oraz mocy i szybkości lasera.

Ibrahim Karaman, profesor Chevron I i kierownik Katedry Inżynierii Materiałowej, powiedział, że nasza metoda upraszcza proces skutecznego wykorzystania stopów o różnych składach w produkcji addytywnej bez obaw o wprowadzenie defektów, nawet w skali mikroskopowej. Prace przyniosą wielkie korzyści dla przemysłu lotniczego, motoryzacyjnego i obronnego, które zawsze poszukują lepszych sposobów wytwarzania niestandardowych części metalowych. "

Współpracownicy naukowi, Raymundo Arroyavé i Alaa Elwany, dodali, że ich metoda jest wyjątkowa pod względem prostoty i może być łatwo zaadaptowana przez przemysł do wytwarzania solidnych, wolnych od wad części przy użyciu wybranego stopu. Wskazują, że ich metoda kontrastuje z wcześniejszymi próbami optymalizacji warunków przetwarzania, które opierały się głównie na kosztownych i czasochłonnych eksperymentach.

Link do tego artykułu: Dostosuj mikrochemię stopu, aby uzyskać doskonały druk 3D z metalu

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi w tym frezowanie, metalowa blacha zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, cięcie laserowe,wiercenie,odlewanie, blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjny, Aerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.