בעשורים האחרונים, הדפסת תלת מימד מתכת הייתה חלוצה ביצירת חלקים מותאמים אישית עם צורות מורכבות ופונקציות עוצמתיות. אך ככל שיצרני תוספים מוסיפים סגסוגות נוספות לצרכי ההדפסה התלת-ממדית שלהם, הם מתמודדים עם אתגרים ביצירת חלקים אחידים ללא פגמים.

מחקר חדש שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת טקסס A&M חידד עוד יותר את תהליך השימוש בטכנולוגיית הדפסה תלת מימדית של מיזוג אבקת לייזר לייצור חלקי מתכת באיכות גבוהה. על ידי שימוש בשילוב של למידת מכונה וניסויי הדפסת תלת מימד חד-מסלוליים, הם קבעו הרכב כימי סגסוגת ופרמטרים תהליכיים נוחים, כגון מהירות לייזר והספק, הנדרשים להדפסת חלקים בעלי מאפיינים אחידים בקנה מידה מיקרוסקופי.

Raiyan Seede, סטודנט לדוקטורט במחלקה למדע והנדסת חומרים, אמר שהאתגר הראשוני שלנו היה להבטיח שאין נקבוביות בחלק המודפס, מכיוון שזהו איום ברור ליצירת אובייקטים בעלי תכונות מכניות משופרות. אבל לאחר שפתרו את האתגר הזה בעבודה הקודמת שלנו, במחקר זה, התעמקנו בכוונון העדין של המיקרו-מבנה של הסגסוגת על מנת לשלוט טוב יותר במאפיינים של האובייקט המודפס הסופי בקנה מידה עדין יותר מבעבר.

החוקרים פרסמו את ממצאיהם בכתב העת Additive Manufacturing.

כמו שיטות הדפסה תלת מימדיות אחרות, היתוך מיטת אבקת לייזר יכול גם לבנות חלקי מתכת תלת מימדיים שכבה אחר שכבה. התהליך מגלגל תחילה שכבה דקה של אבקת מתכת על המצע, ולאחר מכן משתמש בקרן לייזר כדי להמיס את האבקה לאורך מסלול העוקב אחר עיצוב החתך של החלק הרצוי. לאחר מכן, מרחו שכבה נוספת של אבקה וחזרו על התהליך, תוך בניית החלק הסופי בהדרגה.

אבקות מתכת סגסוגת המשמשות בייצור תוסף עשויות להיות מגוונות מאוד, כולל תערובות מתכות כגון ניקל, אלומיניום ומגנזיום בריכוזים שונים. במהלך תהליך ההדפסה, אבקות אלו מתקררות במהירות לאחר חימום באמצעות קרן הלייזר. מכיוון שלכל מתכת באבקת הסגסוגת מאפייני קירור שונים מאוד, ולכן מתמצקת במהירויות שונות, אי-התאמה זו תיצור מעין מיקרו-פגם הנקרא מיקרו-הפרדה.

כאשר אבקת הסגסוגת מתקררת, מתכות בודדות יזרמו החוצה, אמר Seede. דמיינו לשפוך מלח למים. כאשר כמות המלח קטנה, הוא יתמוסס מיד, אך כאשר יוצקים יותר מלח, חלקיקי המלח העודפים הבלתי מומסים מתחילים לנשור החוצה כגבישים. בעיקרו של דבר, זה מה שקורה בסגסוגות המתכת שלנו שמתקררות במהירות לאחר ההדפסה.

לדבריו, הפגם הזה מתבטא בכיסים זעירים המכילים ריכוז מעט שונה של תכולת מתכת מאזורים אחרים בחלק המודפס. חוסר עקביות אלה עלולים לפגוע בתכונות המכניות של האובייקט המודפס.

כדי לתקן את המיקרו-פגם הזה, צוות המחקר חקר את תהליך ההתמצקות של ארבע סגסוגות המכילות ניקל ורכיב מתכת אחד נוסף. בפרט, עבור כל אחת מהסגסוגות הללו, הם חקרו את המצבים הפיזיקליים או השלבים הקיימים בטמפרטורות שונות כדי להגביר את הריכוז של מתכות אחרות בסגסוגות על בסיס ניקל. בהתבסס על דיאגרמת הפאזות המפורטת, הם יכולים לקבוע את ההרכב הכימי של הסגסוגת כדי למזער מיקרו-הפרדה במהלך תהליך הייצור התוסף.

לאחר מכן, הם המסו מסלול בודד של אבקת מתכת סגסוגת עבור הגדרות לייזר שונות, וקבעו את פרמטרי התהליך שיכולים לייצר חלקים לא נקבוביים. לאחר מכן, הם שילבו את המידע שנאסף מתרשים הפאזות עם המידע שנאסף מהניסוי החד-מסלול כדי לקבל תצוגה מקיפה של הגדרות הלייזר והרכב סגסוגת הניקל, מה שייצר חלק מודפס לא נקבובי ללא מראה מיקרוסקופי. הַפרָדָה.

לבסוף, החוקרים הלכו צעד אחד קדימה והכשירו מודלים של למידת מכונה לזהות דפוסים בנתונים ניסיוניים חד-מסלוליים ודיאגרמות פאזה כדי לפתח משוואות מיקרו-הפרדה החלות על כל סגסוגת אחרת. Seede קבע כי המשוואה שואפת לחזות את מידת ההפרדה בהתבסס על טווח ההתמצקות, תכונות החומר וכוח ומהירות הלייזר.

איברהים קארמן, פרופסור לשברון I וראש המחלקה למדע והנדסת חומרים, אמר כי השיטה שלנו מפשטת את התהליך של שימוש מוצלח בסגסוגות בהרכבים שונים בייצור תוסף מבלי לדאוג להחדרת פגמים, אפילו בקנה מידה מיקרוסקופי. העבודה תביא תועלת רבה לתעשיות התעופה והחלל, הרכב והתעשיות הביטחוניות, אשר תמיד מחפשות דרכים טובות יותר לייצור חלקי מתכת מותאמים אישית. "

משתפי המחקר Raymundo Arroyavé ו-Alaa Elwany הוסיפו כי השיטה שלהם ייחודית בפשטותה וניתן לאמץ אותה בקלות על ידי התעשייה לייצור חלקים חזקים וללא פגמים תוך שימוש בסגסוגת המועדפת. הם מציינים שהשיטה שלהם מנוגדת למאמצים קודמים לייעל את תנאי העיבוד שהסתמכו בעיקר על ניסויים יקרים וגוזלים זמן.

קישור למאמר זה: התאם את המיקרוכימיה של הסגסוגת כדי להשיג הדפסת מתכת תלת מימדית מושלמת

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית עיבוד cnc סין services.ISO 9001: 2015 ו- AS-9100 מוסמכים. דיוק מהיר 3, 4 ו -5 צירים עיבוד CNC שירותים כולל כרסום, מתכת לפי מפרט הלקוח, מסוגלים לחלקים מתכתיים ופלסטיים במכונה עם סובלנות +/- 0.005 מ"מ. שירותים משניים כוללים CNC וטחינה שחיקה, חיתוך לייזר,הִתעַמְלוּת,למות הליהוק, מתכת ו הַטבָּעָה. מתן אבות טיפוס, הפקות ייצור מלאות, תמיכה טכנית ובדיקה מלאה רכב, תעופה וחלל, עובש ומתקן, תאורת led,רפואי, אופניים, וצרכנים אלקטרוניקה תעשיות. אספקה ​​בזמן. ספר לנו קצת על תקציב הפרויקט שלך וזמן המסירה הצפוי. אנו אסטרטגיה איתך לספק את השירותים המשתלמים ביותר שיעזרו לך להגיע ליעד שלך, ברוך הבא לפנות אלינו ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.