De ûndersikers ûndersochten systematysk de effekten fan alloy-komposysje op 'e printberens en solidifikaasje fan mikrostruktueren, om better te begripen hoe't alloy-komposysje, prosesfariabelen en thermodynamika addityf produsearre dielen beynfloede. Troch 3D-printeksperiminten definieare se de chemie en prosesparameters fan 'e legering dy't nedich binne om legereigenskippen te optimalisearjen en superieure, identike dielen op mikroskaal te printsjen. Mei help fan masine-learen makken se in formule dy't kin wurde brûkt mei elk type legering om te helpen foar te kommen dat net-uniformiteit is.
In nije metoade ûntwikkele troch Texas A&M-ûndersikers optimalisearret alloy-eigenskippen en prosesparameters om superieure 3D-printe metalen dielen te meitsjen. Hjir te sjen is in gekleurde elektroanenmikrografy fan in nikkelpoederlegering brûkt yn 'e stúdzje. Courtesy of Raiyan Seede.
In nije metoade ûntwikkele troch Texas A&M-ûndersikers optimalisearret alloy-eigenskippen en prosesparameters om superieure 3D-printe metalen dielen te meitsjen. Hjir te sjen is in gekleurde elektroanenmikrografy fan in nikkelpoederlegering brûkt yn 'e stúdzje. Courtesy of Raiyan Seede.

Legeringsmetaalpoeders dy't brûkt wurde foar additive fabrikaazje kinne in mingfoarm fan metalen befetsje, lykas nikkel, aluminium en magnesium, yn ferskate konsintraasjes. Tidens laserbêd poederfúzje 3D-printsjen koelje dizze poeders rap nei't se wurde ferwaarme troch in laserstraal. De ferskate metalen yn it alloy poeder hawwe ferskillende koeling eigenskippen en solidify op ferskillende tariven. Dizze ynkonsistinsje kin mikroskopyske gebreken meitsje, as mikrosegregaasje.

"As it legere poeder koelt, kinne de yndividuele metalen útfalle," sei ûndersiker Raiyan Seede. "Stel jo foar dat jo sâlt yn wetter skine. It lost direkt op as de hoemannichte sâlt lyts is, mar as jo mear sâlt jitte, begjinne de oerstallige sâltpartikels dy't net oplosse, as kristallen út te fallen. Yn essinsje is dat wat bart yn ús metaallegeringen as se nei it printsjen fluch koelje. ” Seede sei dat dit defekt ferskynt as lytse bûsen dy't in wat oare konsintraasje fan 'e metalen yngrediïnten befetsje dan wat is fûn yn oare gebieten fan it printe diel.

De ûndersikers ûndersochten de solidifikaasjemikrostruktueren fan fjouwer binêre nikkel-basearre alloys. Yn eksperiminten studearre se de fysike faze foar elke alloy by ferskillende temperatueren en by tanimmende konsintraasjes fan it oare metaal yn de nikkel-basearre alloy. Mei help fan detaillearre fazediagrammen bepale de ûndersikers de gemyske gearstalling fan elke alloy dy't de minste mikrosegregaasje soe feroarsaakje by additive fabrikaazje.

Folgjende, de ûndersikers smolten in inkele spoar fan de alloy metaal poeder op ferskillende laser ynstellings en bepale de laser poeder bed fúzje proses parameters dy't soe leverje porosity-frije dielen.
In skennende elektroanenmikroskoopôfbylding fan in inkele laserscan-dwarssneed fan in nikkel- en sinklegering. Hjir, donkere, nikkel-rike fazen interleave lichtere fazen mei unifoarme mikrostruktuer. In poar kin ek wurde waarnommen yn 'e melt pool struktuer. Courtesy of Raiyan Seede.
In skennende elektroanenmikroskoopôfbylding fan in inkele laserscan-dwarssneed fan in nikkel- en sinklegering. Dûnkere, nikkelrike fazen interleave lichtere fazen mei unifoarme mikrostruktuer. In poar kin ek wurde waarnommen yn 'e melt pool struktuer. Courtesy of Raiyan Seede.

De ynformaasje krigen fan 'e fazediagrammen, kombineare mei de resultaten fan' e single-track eksperiminten, levere it team in wiidweidige analyze fan 'e laserynstellingen en nikkel-basearre alloy-komposysjes dy't in porosity-frij printe diel sûnder mikrosegregaasje leverje kinne.

De ûndersikers traine folgjende masine-learmodellen om patroanen te identifisearjen yn 'e single-track eksperimintele gegevens en fazediagrammen, om in fergeliking te ûntwikkeljen foar mikrosegregaasje dy't koe wurde brûkt mei elke alloy. Seede sei dat de fergeliking is ûntworpen om de omfang fan segregaasje te foarsizzen, sjoen it solidifikaasjeberik en materiaaleigenskippen fan 'e legering en de krêft en snelheid fan laser.

"Wy nimme djippe dûken yn it fine-tunen fan de mikrostruktuer fan alloys, sadat der mear kontrôle is oer de eigenskippen fan it definitive printe objekt op in folle finerere skaal as earder," sei Seede.

As it gebrûk fan alloys yn AM tanimt, sille de útdagings ek foar it printsjen fan dielen dy't foldogge oan of heger wêze as de produksjekwaliteitsnormen. De Texas A&M-stúdzje sil fabrikanten ynskeakelje om alloy-chemie en prosesparameters te optimalisearjen, sadat alloys spesifyk kinne wurde ûntworpen foar additive manufacturing en fabrikanten kinne mikrostruktueren lokaal kontrolearje.

"Us metodyk makket it suksesfolle gebrûk fan alloys fan ferskate komposysjes foar additive fabrikaazje makliker sûnder de soarch om defekten yn te fieren, sels op mikroskaal," sei professor Ibrahim Karaman. "Dit wurk sil fan grut foardiel wêze foar de loftfeart-, auto- en definsje-yndustry dy't konstant sykje nei bettere manieren om oanpaste metalen dielen te bouwen."

Professor Raymundo Arroyavé en professor Alaa Elwany, dy't gearwurke mei Seede en Karaman oan it ûndersyk, seine dat de metodyk maklik kin wurde oanpast troch yndustry om stevige, defektfrije dielen te bouwen mei har alloy fan kar.