Ikertzaileek sistematikoki ikertu zituzten aleazio-konposizioak mikroegituren inprimagarritasunean eta solidotzean dituen ondorioak, aleazio-konposizioak, prozesu-aldagaiek eta termodinamikak aditiboki fabrikatutako piezen nola eragiten zuten hobeto ulertzeko. 3D inprimatzeko esperimentuen bidez, aleazioen propietateak optimizatzeko eta zati berdin-berdinak mikroeskalan inprimatzeko beharrezkoak diren aleazio-kimika eta prozesu-parametroak definitu zituzten. Ikaskuntza automatikoa erabiliz, edozein aleazio motarekin erabil daitekeen formula bat sortu zuten, ez-uniformitatea saihesten laguntzeko.
Texas A&M ikertzaileek garatutako metodo berri batek aleazio-propietateak eta prozesu-parametroak optimizatzen ditu 3D-n inprimatutako metalezko pieza bikainak sortzeko. Hemen erakusten da ikerketan erabilitako nikel hauts aleazio baten mikrografia elektroniko koloreztatua. Raiyan Seederen adeitasuna.
Texas A&M ikertzaileek garatutako metodo berri batek aleazio-propietateak eta prozesu-parametroak optimizatzen ditu 3D-n inprimatutako metalezko pieza bikainak sortzeko. Hemen erakusten da ikerketan erabilitako nikel hauts aleazio baten mikrografia elektroniko koloreztatua. Raiyan Seederen adeitasuna.

Fabrikazio gehigarrirako erabiltzen diren aleazio metal-hautsek metalen nahasketa bat izan dezakete, hala nola nikela, aluminioa eta magnesioa, kontzentrazio desberdinetan. Laser ohe hauts fusioaren 3D inprimatzean, hauts hauek azkar hozten dira laser izpi batek berotu ondoren. Aleazio-hautsaren metal ezberdinek hozte-propietate desberdinak dituzte eta abiadura ezberdinetan solidotzen dira. Inkoherentzia horrek akats mikroskopikoak edo mikrosegregazioak sor ditzake.

"Aleazio-hautsa hozten denean, metal indibidualak prezipitatu daitezke", esan du Raiyan Seede ikertzaileak. «Irudikatu gatza uretan botatzea. Gatz-kopurua txikia denean berehala disolbatzen da, baina gatz gehiago bota ahala, disolbatzen ez diren gehiegizko gatz-partikulak kristal gisa hauspeatzen hasten dira. Funtsean, hori gertatzen da gure metal aleazioetan inprimatu ondoren azkar hozten direnean”. Seedek esan zuen akats hau inprimatutako piezaren beste eremu batzuetan aurkitzen den metalezko osagaien kontzentrazio apur bat ezberdina duten poltsiko txiki gisa agertzen dela.

Ikertzaileek nikelean oinarritutako lau aleazio bitarren solidotze mikroegiturak ikertu zituzten. Esperimentuetan, aleazio bakoitzaren fase fisikoa aztertu zuten tenperatura desberdinetan eta nikelean oinarritutako aleazioko beste metalaren kontzentrazio gero eta handiagoan. Fase-diagrama zehatzak erabiliz, ikertzaileek fabrikazio gehigarrian mikrosegregazio gutxien eragingo lukeen aleazio bakoitzaren konposizio kimikoa zehaztu dute.

Ondoren, ikertzaileek aleazio metalezko hautsaren pista bakar bat urtu zuten laser ezarpen desberdinetan eta porositaterik gabeko piezak emango zituzten laser hautsaren ohearen fusio-prozesuaren parametroak zehaztu zituzten.
Nikel eta zink aleazio baten laser eskaneatze-ebaki baten ekorketa-mikroskopio elektronikoaren irudia. Hemen, nikeletan aberatsak diren fase ilunak fase arinagoak tartekatzen dituzte mikroegitura uniformearekin. Poro bat ere ikus daiteke urtutako igerilekuaren egituran. Raiyan Seederen adeitasuna.
Nikel eta zink aleazio baten laser eskaneatze-ebaki baten ekorketa-mikroskopio elektronikoaren irudia. Fase ilun eta nikeletan aberatsak diren fase argiagoak tartekatzen dituzte mikroegitura uniformearekin. Poro bat ere ikus daiteke urtutako igerilekuaren egituran. Raiyan Seederen adeitasuna.

Fase-diagrametatik lortutako informazioak, pista bakarreko esperimentuetako emaitzekin batera, laser ezarpenen eta nikel-oinarritutako aleazio-konposizioen analisi integrala eman zion taldeari, mikrosegregaziorik gabe porositaterik gabeko inprimatutako pieza bat eman zezakeen.

Ondoren, ikertzaileek makina-ikaskuntzako ereduak trebatu zituzten pista bakarreko datu esperimentaletan eta fase-diagrametan ereduak identifikatzeko, edozein aleaziorekin erabil zitekeen mikrosegregaziorako ekuazio bat garatzeko. Seedek esan zuen ekuazioa bereizketa norainokoa iragartzeko diseinatuta dagoela aleazioaren solidotze-eremua eta materialaren propietateak eta laserren potentzia eta abiadura kontuan hartuta.

"Aleazioen mikroegitura finkatzeko murgilketa sakona egiten dugu, azken inprimatutako objektuaren propietateen gaineko kontrol handiagoa izan dadin lehen baino eskala askoz finagoan", esan du Seedek.

AM-en aleazioen erabilera handitu ahala, fabrikazioaren kalitate estandarrak betetzen edo gainditzen dituzten piezak inprimatzeko erronkak ere izango dira. Texas A&M azterketak fabrikatzaileek aleazioen kimika eta prozesu parametroak optimizatzeko aukera emango die, aleazioak fabrikazio gehigarrirako bereziki diseinatu ahal izateko eta fabrikatzaileek mikroegiturak lokalean kontrolatu ahal izateko.

"Gure metodologiak fabrikazio gehigarrirako konposizio ezberdinetako aleazioak arrakastaz erabiltzea errazten du akatsak sartzeko kezkarik gabe, baita mikroeskalan ere", esan zuen Ibrahim Karaman irakasleak. "Lan honek onura handia izango du metalezko pieza pertsonalizatuak eraikitzeko modu hobeak bilatzen ari diren aeroespazialeko, automobilgintzako eta defentsako industriarentzat".

Raymundo Arroyavé irakasleak eta Alaa Elwany irakasleak, Seede eta Karamanekin lankidetzan aritu ziren ikerketan, esan zuten industriek metodologia erraz molda dezaketela euren aukeratutako aleazioarekin pieza sendoak eta akatsik gabekoak eraikitzeko.