در چند دهه گذشته، پرینت سه بعدی فلزی در ایجاد قطعات سفارشی با اشکال پیچیده و عملکردهای قدرتمند پیشگام بوده است. اما از آنجایی که تولیدکنندگان مواد افزودنی آلیاژهای بیشتری را به نیازهای چاپ سه بعدی خود اضافه می کنند، در ایجاد قطعات یکنواخت و بدون عیب با چالش هایی مواجه می شوند.

یک مطالعه جدید توسط محققان دانشگاه A&M تگزاس، فرآیند استفاده از فناوری چاپ سه بعدی همجوشی بستر پودر لیزری برای تولید قطعات فلزی با کیفیت بالا را بیشتر اصلاح کرده است. آنها با استفاده از ترکیبی از یادگیری ماشینی و آزمایش‌های چاپ سه‌بعدی تک مسیری، ترکیب شیمیایی آلیاژی مطلوب و پارامترهای فرآیند، مانند سرعت و قدرت لیزر را تعیین کردند که برای چاپ قطعات با ویژگی‌های یکنواخت در مقیاس میکروسکوپی لازم است.

رایان سیده، دانشجوی دکترا در گروه علوم و مهندسی مواد، گفت که چالش اولیه ما این بود که اطمینان حاصل کنیم که هیچ منافذی در قسمت چاپی وجود ندارد، زیرا این یک تهدید آشکار برای ایجاد اجسام با خواص مکانیکی پیشرفته است. اما پس از حل این چالش در کار قبلی خود، در این تحقیق، به تنظیم دقیق ریزساختار آلیاژ پرداختیم تا بتوانیم ویژگی‌های جسم چاپی نهایی را در مقیاسی دقیق‌تر از قبل کنترل کنیم.

محققان یافته های خود را در مجله Additive Manufacturing منتشر کردند.

مانند سایر روش های چاپ سه بعدی، همجوشی بستر پودر لیزری نیز می تواند لایه به لایه قطعات فلزی سه بعدی بسازد. این فرآیند ابتدا یک لایه نازک از پودر فلز را روی زیرلایه می‌غلتد و سپس از یک پرتو لیزر برای ذوب پودر در طول مسیری استفاده می‌کند که طرح مقطعی قسمت مورد نظر را نشان می‌دهد. سپس یک لایه دیگر پودر بزنید و این کار را تکرار کنید و به تدریج قسمت نهایی را بسازید.

پودرهای فلزی آلیاژی مورد استفاده در تولید افزودنی ممکن است بسیار متنوع باشند، از جمله مخلوط‌های فلزی مانند نیکل، آلومینیوم و منیزیم در غلظت‌های مختلف. در طول فرآیند چاپ، این پودرها پس از گرم شدن توسط پرتو لیزر به سرعت سرد می شوند. از آنجایی که هر فلز در پودر آلیاژ ویژگی های خنک کنندگی بسیار متفاوتی دارد و در نتیجه با سرعت های مختلف جامد می شود، این عدم تطابق نوعی نقص کوچک به نام تفکیک میکرو ایجاد می کند.

سیده گفت وقتی پودر آلیاژ سرد می شود، فلزات جداگانه رسوب می کنند. تصور کنید نمک را در آب می ریزید. وقتی مقدار نمک کم باشد، بلافاصله حل می شود، اما وقتی نمک بیشتری می ریزید، ذرات نمک اضافی حل نشده به صورت کریستال شروع به رسوب می کنند. اساساً این همان چیزی است که در آلیاژهای فلزی ما اتفاق می افتد که پس از چاپ به سرعت خنک می شوند.

او گفت که این نقص به صورت جیب های کوچکی که حاوی غلظت کمی فلز متفاوت از سایر قسمت های چاپ شده است، ظاهر می شود. این ناهماهنگی ها می تواند به خواص مکانیکی شی چاپ شده آسیب برساند.

برای اصلاح این ریز نقص، تیم تحقیقاتی فرآیند انجماد چهار آلیاژ حاوی نیکل و یک جزء فلزی دیگر را بررسی کردند. به طور خاص، برای هر یک از این آلیاژها، آنها حالات فیزیکی یا فازهایی را که در دماهای مختلف برای افزایش غلظت فلزات دیگر در آلیاژهای مبتنی بر نیکل وجود دارد، مورد مطالعه قرار دادند. بر اساس نمودار فاز دقیق، آنها می توانند ترکیب شیمیایی آلیاژ را برای به حداقل رساندن ریز جداسازی در طول فرآیند تولید افزودنی تعیین کنند.

سپس، آنها یک قطعه پودر فلز آلیاژی را برای تنظیمات مختلف لیزر ذوب کردند و پارامترهای فرآیندی را تعیین کردند که می تواند قطعات غیر متخلخل تولید کند. سپس، آنها اطلاعات جمع‌آوری‌شده از نمودار فاز را با اطلاعات جمع‌آوری‌شده از آزمایش تک مسیر ترکیب کردند تا نمای جامعی از تنظیمات لیزر و ترکیب آلیاژ نیکل به دست آورند، که می‌تواند یک قطعه چاپی غیر متخلخل و بدون ظاهر میکروسکوپی تولید کند. تفکیک.

در نهایت، محققان یک گام فراتر رفتند و مدل‌های یادگیری ماشینی را آموزش دادند تا الگوها را در داده‌های آزمایشی تک مسیری و نمودارهای فاز تشخیص دهند تا معادلات تفکیک خرد را برای هر آلیاژ دیگری توسعه دهند. سیده بیان کرد که هدف این معادله پیش‌بینی درجه تفکیک بر اساس محدوده انجماد، خواص مواد و قدرت و سرعت لیزر است.

ابراهیم کارامان، پروفسور Chevron I و رئیس دپارتمان علوم و مهندسی مواد، گفت که روش ما فرآیند استفاده موفقیت آمیز از آلیاژهای ترکیبات مختلف را در تولید مواد افزودنی بدون نگرانی در مورد ایجاد نقص، حتی در مقیاس میکروسکوپی، ساده می کند. این کار برای صنایع هوافضا، خودروسازی و دفاعی که همیشه به دنبال راه‌های بهتری برای تولید قطعات فلزی سفارشی هستند، سود زیادی خواهد داشت. "

همکاران تحقیق Raymundo Arroyavé و Alaa Elwany اضافه کردند که روش آنها در سادگی منحصر به فرد است و می تواند به راحتی توسط صنعت برای ساخت قطعات مقاوم و بدون نقص با استفاده از آلیاژ انتخابی مورد استفاده قرار گیرد. آنها اشاره می‌کنند که روش آنها با تلاش‌های قبلی برای بهینه‌سازی شرایط پردازش که عمدتاً بر آزمایش‌های پرهزینه و زمان‌بر متکی بود، در تضاد است.

پیوند به این مقاله برای دستیابی به پرینت سه بعدی فلزی، میکروشیمی آلیاژ را تنظیم کنید

بیانیه تجدید چاپ: اگر دستورالعمل خاصی وجود ندارد ، همه مقالات این سایت اصلی هستند. لطفاً منبع چاپ مجدد را ذکر کنید: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks

PTJ® طیف کاملی از دقت سفارشی را ارائه می دهد CNC چین ماشینکاری خدمات. گواهینامه ISO 9001: 2015 و AS-9100. دقت سریع 3 ، 4 و 5 محوره ماشینکاری CNC خدمات شامل فرز ، ورق فلز با توجه به مشخصات مشتری ، قادر به قطعات فلزی و پلاستیکی با تحمل +/- 0.005 میلی متر است. خدمات ثانویه شامل CNC و سنگ زنی معمولی ، برش لیزری، حفاری ،ریخته گری می کند، ورق فلز و مهر زنی. تهیه نمونه های اولیه ، اجرای کامل تولید ، پشتیبانی فنی و بازرسی کامل خودرو, هوافضا، قالب و لوازم جانبی ، روشنایی led ،پزشکی، دوچرخه و مصرف کننده الکترونیک صنایع تحویل به موقع. کمی در مورد بودجه پروژه خود و زمان تحویل پیش بینی شده به ما بگویید. ما برای ارائه کم هزینه ترین خدمات برای کمک به شما در رسیدن به هدف خود با شما استراتژی خواهیم کرد ، خوش آمدید با ما تماس بگیرید ( sales@pintejin.com ) مستقیماً برای پروژه جدید شما.