સંશોધકોએ એલોય કમ્પોઝિશન, પ્રોસેસ વેરિયેબલ્સ અને થર્મોડાયનેમિક્સ ઉમેરણમાં ઉત્પાદિત ભાગોને કેવી રીતે અસર કરે છે તે વધુ સારી રીતે સમજવા માટે, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સની પ્રિન્ટ અને નક્કરતા પર એલોય રચનાની અસરોની પદ્ધતિસર તપાસ કરી. 3D-પ્રિંટિંગ પ્રયોગો દ્વારા, તેઓએ મિશ્ર ધાતુના ગુણધર્મોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા અને માઇક્રોસ્કેલ પર શ્રેષ્ઠ, સમાન ભાગોને છાપવા માટે જરૂરી એલોય રસાયણશાસ્ત્ર અને પ્રક્રિયા પરિમાણોને વ્યાખ્યાયિત કર્યા. મશીન લર્નિંગનો ઉપયોગ કરીને, તેઓએ એક ફોર્મ્યુલા બનાવ્યું જેનો ઉપયોગ બિન-એકરૂપતાને રોકવા માટે કોઈપણ પ્રકારના એલોય સાથે કરી શકાય છે.
ટેક્સાસ A&M સંશોધકો દ્વારા વિકસિત નવી પદ્ધતિ એલોય ગુણધર્મો અને પ્રક્રિયા પરિમાણોને શ્રેષ્ઠ 3D-પ્રિન્ટેડ મેટલ ભાગો બનાવવા માટે શ્રેષ્ઠ બનાવે છે. અભ્યાસમાં વપરાતા નિકલ પાવડર એલોયનો રંગીન ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોગ્રાફ અહીં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. Raiyan Seede ના સૌજન્યથી.
ટેક્સાસ A&M સંશોધકો દ્વારા વિકસિત નવી પદ્ધતિ એલોય ગુણધર્મો અને પ્રક્રિયા પરિમાણોને શ્રેષ્ઠ 3D-પ્રિન્ટેડ મેટલ ભાગો બનાવવા માટે શ્રેષ્ઠ બનાવે છે. અભ્યાસમાં વપરાતા નિકલ પાવડર એલોયનો રંગીન ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોગ્રાફ અહીં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. Raiyan Seede ના સૌજન્યથી.

એડિટિવ ઉત્પાદન માટે વપરાતા એલોય મેટલ પાઉડરમાં વિવિધ સાંદ્રતામાં નિકલ, એલ્યુમિનિયમ અને મેગ્નેશિયમ જેવી ધાતુઓનું મિશ્રણ હોઈ શકે છે. લેસર બેડ પાવડર ફ્યુઝન 3D પ્રિન્ટીંગ દરમિયાન, આ પાવડર લેસર બીમ દ્વારા ગરમ થયા પછી ઝડપથી ઠંડુ થાય છે. એલોય પાવડરમાં વિવિધ ધાતુઓ અલગ અલગ ઠંડક ગુણધર્મો ધરાવે છે અને વિવિધ દરે ઘન બને છે. આ અસંગતતા માઇક્રોસ્કોપિક ખામીઓ અથવા માઇક્રોસેગ્રેશન બનાવી શકે છે.

"જ્યારે એલોય પાવડર ઠંડુ થાય છે, ત્યારે વ્યક્તિગત ધાતુઓ બહાર નીકળી શકે છે," સંશોધક રાયયાન સીડેએ જણાવ્યું હતું. “કલ્પના કરો કે પાણીમાં મીઠું રેડવું. જ્યારે મીઠાની માત્રા ઓછી હોય ત્યારે તે તરત જ ઓગળી જાય છે, પરંતુ જેમ જેમ તમે વધુ મીઠું નાખો છો, ત્યારે વધુ પડતા મીઠાના કણો જે ઓગળતા નથી તે સ્ફટિક તરીકે બહાર આવવા લાગે છે. સારમાં, આપણા ધાતુના એલોયમાં તે જ થાય છે જ્યારે તે છાપ્યા પછી ઝડપથી ઠંડુ થાય છે." સીડે જણાવ્યું હતું કે આ ખામી નાના ખિસ્સા તરીકે દેખાય છે જેમાં ધાતુના ઘટકોની થોડી અલગ સાંદ્રતા પ્રિન્ટેડ ભાગના અન્ય વિસ્તારોમાં જોવા મળે છે તેના કરતા થોડી અલગ હોય છે.

સંશોધકોએ ચાર દ્વિસંગી નિકલ-આધારિત એલોયના ઘનકરણ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરની તપાસ કરી. પ્રયોગોમાં, તેઓએ દરેક એલોય માટે વિવિધ તાપમાને અને નિકલ-આધારિત એલોયમાં અન્ય ધાતુની વધતી સાંદ્રતા પર ભૌતિક તબક્કાનો અભ્યાસ કર્યો. વિગતવાર તબક્કાના આકૃતિઓનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ દરેક એલોયની રાસાયણિક રચના નક્કી કરી જે ઉમેરણ ઉત્પાદન દરમિયાન ઓછામાં ઓછા માઇક્રોસેગ્રિગેશનનું કારણ બનશે.

આગળ, સંશોધકોએ વિવિધ લેસર સેટિંગ્સ પર એલોય મેટલ પાવડરનો એક ટ્રેક ઓગાળ્યો અને લેસર પાવડર બેડ ફ્યુઝન પ્રક્રિયાના પરિમાણો નક્કી કર્યા જે છિદ્રાળુતા-મુક્ત ભાગો પહોંચાડશે.
નિકલ અને ઝીંક એલોયના સિંગલ લેસર સ્કેન ક્રોસ-સેક્શનની સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ છબી. અહીં, શ્યામ, નિકલ-સમૃદ્ધ તબક્કાઓ સમાન માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર સાથે હળવા તબક્કાઓને આંતરે છે. મેલ્ટ પૂલ સ્ટ્રક્ચરમાં છિદ્ર પણ જોઈ શકાય છે. Raiyan Seede ના સૌજન્યથી.
નિકલ અને ઝીંક એલોયના સિંગલ લેસર સ્કેન ક્રોસ-સેક્શનની સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ છબી. ઘાટા, નિકલ-સમૃદ્ધ તબક્કાઓ સમાન માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર સાથે હળવા તબક્કાઓને આંતરે છે. મેલ્ટ પૂલ સ્ટ્રક્ચરમાં છિદ્ર પણ જોઇ શકાય છે. Raiyan Seede ના સૌજન્યથી.

તબક્કાના આકૃતિઓમાંથી મેળવેલી માહિતી, સિંગલ-ટ્રેક પ્રયોગોના પરિણામો સાથે મળીને, ટીમને લેસર સેટિંગ્સ અને નિકલ-આધારિત એલોય કમ્પોઝિશનનું વ્યાપક વિશ્લેષણ પૂરું પાડ્યું જે માઇક્રોસેગ્રિગેશન વિના છિદ્રાળુતા-મુક્ત મુદ્રિત ભાગ મેળવી શકે.

સંશોધકોએ સિંગલ-ટ્રેક પ્રાયોગિક ડેટા અને તબક્કાના આકૃતિઓમાં પેટર્નને ઓળખવા માટે મશીન-લર્નિંગ મોડલ્સને પછીથી પ્રશિક્ષિત કર્યા, માઇક્રોસેગ્રિગેશન માટે એક સમીકરણ વિકસાવવા કે જેનો ઉપયોગ કોઈપણ એલોય સાથે થઈ શકે. સીડે જણાવ્યું હતું કે સમીકરણ એલોયની નક્કરતા શ્રેણી અને સામગ્રીના ગુણધર્મો અને લેસરની શક્તિ અને ઝડપને જોતાં વિભાજનની હદની આગાહી કરવા માટે રચાયેલ છે.

"અમે એલોયના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને ફાઇન-ટ્યુનિંગ કરવા માટે ઊંડા ડાઇવ્સ લઈએ છીએ જેથી કરીને અંતિમ મુદ્રિત ઑબ્જેક્ટના ગુણધર્મો પર પહેલા કરતા વધુ ફાઇનર સ્કેલ પર વધુ નિયંત્રણ રહે," સીડે જણાવ્યું હતું.

જેમ જેમ AM માં એલોયનો ઉપયોગ વધે છે, તેમ તેમ ઉત્પાદન ગુણવત્તાના ધોરણોને પૂર્ણ કરતા અથવા તેનાથી વધુ હોય તેવા ભાગોને છાપવા માટેના પડકારો પણ વધશે. ટેક્સાસ A&M અભ્યાસ ઉત્પાદકોને એલોય રસાયણશાસ્ત્ર અને પ્રક્રિયા પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા સક્ષમ બનાવશે જેથી એલોય ખાસ કરીને એડિટિવ ઉત્પાદન માટે ડિઝાઇન કરી શકાય અને ઉત્પાદકો સ્થાનિક રીતે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને નિયંત્રિત કરી શકે.

પ્રોફેસર ઇબ્રાહિમ કરમને જણાવ્યું હતું કે, "અમારી કાર્યપદ્ધતિ માઇક્રોસ્કેલ પર પણ ખામીની રજૂઆતની ચિંતા કર્યા વિના એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ માટે વિવિધ રચનાઓના એલોયના સફળ ઉપયોગને સરળ બનાવે છે." "આ કાર્ય એરોસ્પેસ, ઓટોમોટિવ અને સંરક્ષણ ઉદ્યોગો માટે ખૂબ ફાયદાકારક રહેશે જેઓ કસ્ટમ મેટલ ભાગો બનાવવા માટે સતત વધુ સારી રીતો શોધી રહ્યા છે."

પ્રોફેસર રેમન્ડો એરોયાવે અને પ્રોફેસર અલા એલ્વાની, જેમણે સીડે અને કરમન સાથે સંશોધન પર સહયોગ કર્યો હતો, જણાવ્યું હતું કે પદ્ધતિને ઉદ્યોગો દ્વારા તેમની પસંદગીના એલોય સાથે મજબૂત, ખામી-મુક્ત ભાગો બનાવવા માટે સરળતાથી સ્વીકારી શકાય છે.