从髋关节、膝关节到复杂的发动机燃油喷嘴,金属增材制造——涉及到激光器和金属粉末的一种3D打印方式——能够制造出传统工艺无论是时间、成本、还是几何复杂性上都不能匹敌的零部件。

日前,来自密苏里科技大学(Missouri University of Science and Technology)的一群研究人员正在与霍尼韦尔联邦制造&技术(Honeywell Federal Manufacturing & Technologies)公司合作对基于金属粉末床的选择性激光熔融(SLM)技术进行材料分析。密苏里科技大学智能系统中心主任Ming Leu教授领导了这个项目,参与该项目的还包括该项目的其它7位教授。

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所谓的选择性激光熔融技术,是指用聚焦的激光束,根据CAD模型指定的轨迹逐层快速融化粉末床上的金属颗粒,并使其凝固成所需的形状,这种技术可以制造出内部极其复杂的部件。

“该技术的一个主要优点是它能够最大限度地缩短产品制造时间。”Leu教授说:“相对于传统方法,它有很大的优势。使用金属增材制造,您可以制造出那些具有非常复杂几何特征和内部结构的零部件。这种零部件使用传统方法是无法完成的。”

使用霍尼韦尔为此合作项目购买并安装在Toomey Hall的设备,Leu和他的同事们有四个研究目标:预测3D打印金属部件的属性、控制微观结构以实现所需的属性、使粉末的重复使用达到最大化、增加产品可持续性。

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这个为期五年的项目总共获得了650万美元的资金支持,其中500万美元为人员开支和其他费用,还有150万美元为霍尼韦尔公司购买、租借和放置在密苏里科技的设备。该项目包括五项任务︰粉末特征描述、材料属性描述方法、材料性质、温度对材料属性的影响、微观结构和机械性能的控制、以及与增材制造有关的化学。不锈钢304 L将是他们一开始使用的生成材料。

“我们将观察工艺参数如何对制造部件的机械性能产生影响,以及如何控制这些参数达到所需的属性。”Leu说:“激光功率、光束直径、横向移动速度、行间距和层厚度都可以可以影响零部件制造。”此外,化学成分和环境温度也可以影响零部件属性,他说。

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此外,研究团队也将研究如何重复使用剩下的粉末以降低原料成本。Leu说,这中间的一个关键的问题是,零部件周边的热效应可能导致粉末退化或者结块,使其再次使用时制造的零部件可能不会像最初使用的材料那样好,其中的后果包括使用重用金属粉末可能导致零部件强度降低等。

除了密苏里科技大学的8位教授之外,参与该项目的还包括大约15个研究生、本科生和博士后研究员。

文章来源:互联网采集

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