मिश्र धातु संरचना, प्रक्रिया चर और थर्मोडायनामिक्स ने योगात्मक रूप से निर्मित भागों को कैसे प्रभावित किया, यह बेहतर ढंग से समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म संरचनाओं की मुद्रण क्षमता और जमने पर मिश्र धातु संरचना के प्रभावों की व्यवस्थित रूप से जांच की। 3डी-प्रिंटिंग प्रयोगों के माध्यम से, उन्होंने मिश्र धातु के गुणों को अनुकूलित करने और सूक्ष्म पैमाने पर बेहतर, समान भागों को प्रिंट करने के लिए आवश्यक मिश्र धातु रसायन विज्ञान और प्रक्रिया मापदंडों को परिभाषित किया। मशीन लर्निंग का उपयोग करते हुए, उन्होंने एक ऐसा फॉर्मूला बनाया जिसका उपयोग किसी भी प्रकार के मिश्र धातु के साथ किया जा सकता है ताकि गैर-एकरूपता को रोकने में मदद मिल सके।
टेक्सास ए एंड एम शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नई विधि बेहतर 3 डी-मुद्रित धातु भागों को बनाने के लिए मिश्र धातु गुणों और प्रक्रिया मानकों को अनुकूलित करती है। यहां दिखाया गया है कि अध्ययन में प्रयुक्त निकल पाउडर मिश्र धातु का एक रंगीन इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ है। रायन सीडे के सौजन्य से।
टेक्सास ए एंड एम शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नई विधि बेहतर 3 डी-मुद्रित धातु भागों को बनाने के लिए मिश्र धातु गुणों और प्रक्रिया मानकों को अनुकूलित करती है। यहां दिखाया गया है कि अध्ययन में प्रयुक्त निकल पाउडर मिश्र धातु का एक रंगीन इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ है। रायन सीडे के सौजन्य से।

एडिटिव निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु के पाउडर में अलग-अलग सांद्रता में निकल, एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम जैसी धातुओं का मिश्रण हो सकता है। लेजर बेड पाउडर फ्यूजन 3डी प्रिंटिंग के दौरान, लेजर बीम द्वारा गर्म किए जाने के बाद ये पाउडर तेजी से ठंडा हो जाता है। मिश्र धातु पाउडर में विभिन्न धातुओं में अलग-अलग शीतलन गुण होते हैं और विभिन्न दरों पर जम जाते हैं। यह विसंगति सूक्ष्म दोष, या सूक्ष्म अलगाव पैदा कर सकती है।

"जब मिश्र धातु पाउडर ठंडा हो जाता है, तो व्यक्तिगत धातुएं बाहर निकल सकती हैं," शोधकर्ता रेयान सीडे ने कहा। “कल्पना कीजिए कि पानी में नमक डाला जाए। नमक की मात्रा कम होने पर यह तुरंत घुल जाता है, लेकिन जैसे-जैसे आप अधिक नमक डालते हैं, नमक के अतिरिक्त कण जो घुलते नहीं हैं, क्रिस्टल के रूप में बाहर निकलने लगते हैं। संक्षेप में, हमारे धातु मिश्र धातुओं में यही हो रहा है जब वे छपाई के बाद जल्दी ठंडा हो जाते हैं। ” सीड ने कहा कि यह दोष मुद्रित भाग के अन्य क्षेत्रों की तुलना में धातु सामग्री की थोड़ी अलग सांद्रता वाले छोटे जेब के रूप में प्रकट होता है।

शोधकर्ताओं ने चार बाइनरी निकल-आधारित मिश्र धातुओं के ठोसकरण माइक्रोस्ट्रक्चर की जांच की। प्रयोगों में, उन्होंने अलग-अलग तापमान पर प्रत्येक मिश्र धातु के लिए भौतिक चरण का अध्ययन किया और निकल-आधारित मिश्र धातु में अन्य धातु की बढ़ती सांद्रता पर अध्ययन किया। विस्तृत चरण आरेखों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक मिश्र धातु की रासायनिक संरचना का निर्धारण किया जो कि योज्य निर्माण के दौरान कम से कम सूक्ष्म पृथक्करण का कारण होगा।

इसके बाद, शोधकर्ताओं ने अलग-अलग लेजर सेटिंग्स में मिश्र धातु धातु पाउडर के एक ट्रैक को पिघलाया और लेजर पाउडर बेड फ्यूजन प्रक्रिया मापदंडों को निर्धारित किया जो कि पोरसिटी-मुक्त भागों को वितरित करेगा।
एक निकल और जस्ता मिश्र धातु के एकल लेजर स्कैन क्रॉस-सेक्शन की एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि। यहां, अंधेरे, निकल-समृद्ध चरण समान सूक्ष्म संरचना के साथ हल्के चरणों को अंतःस्थापित करते हैं। पिघल पूल संरचना में एक छिद्र भी देखा जा सकता है। रायन सीडे के सौजन्य से।
एक निकल और जस्ता मिश्र धातु के एकल लेजर स्कैन क्रॉस-सेक्शन की एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि। डार्क, निकल-समृद्ध चरण समान सूक्ष्म संरचना के साथ हल्के चरणों को अंतःस्थापित करते हैं। पिघल पूल संरचना में एक छिद्र भी देखा जा सकता है। रायन सीडे के सौजन्य से।

एकल-ट्रैक प्रयोगों के परिणामों के साथ संयुक्त चरण आरेखों से प्राप्त जानकारी ने टीम को लेजर सेटिंग्स और निकल-आधारित मिश्र धातु रचनाओं का एक व्यापक विश्लेषण प्रदान किया, जो बिना माइक्रोसेग्रेगेशन के एक छिद्र-मुक्त मुद्रित भाग प्राप्त कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने अगली बार मशीन-लर्निंग मॉडल को सिंगल-ट्रैक प्रायोगिक डेटा और चरण आरेखों में पैटर्न की पहचान करने के लिए प्रशिक्षित किया, ताकि किसी भी मिश्र धातु के साथ उपयोग किए जा सकने वाले माइक्रोसेग्रेगेशन के लिए एक समीकरण विकसित किया जा सके। सीड ने कहा कि समीकरण को मिश्र धातु की ठोसता सीमा और भौतिक गुणों और लेजर की शक्ति और गति को देखते हुए अलगाव की सीमा का अनुमान लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सीडे ने कहा, "हम मिश्र धातुओं के सूक्ष्म ढांचे को ठीक करने में गहरी गोता लगाते हैं ताकि अंतिम मुद्रित वस्तु के गुणों पर पहले की तुलना में बहुत बेहतर पैमाने पर अधिक नियंत्रण हो।"

जैसे-जैसे एएम में मिश्र धातुओं का उपयोग बढ़ता है, वैसे-वैसे उन हिस्सों को छापने की चुनौतियाँ भी होंगी जो विनिर्माण गुणवत्ता मानकों को पूरा करते हैं या उससे अधिक हैं। टेक्सास ए एंड एम अध्ययन निर्माताओं को मिश्र धातु रसायन विज्ञान और प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित करने में सक्षम करेगा ताकि मिश्र धातुओं को विशेष रूप से एडिटिव निर्माण के लिए डिज़ाइन किया जा सके और निर्माता स्थानीय स्तर पर माइक्रोस्ट्रक्चर को नियंत्रित कर सकें।

प्रोफेसर इब्राहिम करमन ने कहा, "हमारी पद्धति सूक्ष्म पैमाने पर भी दोषों को पेश करने की चिंता के बिना योजक निर्माण के लिए विभिन्न रचनाओं के मिश्र धातुओं के सफल उपयोग को आसान बनाती है।" "यह काम एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और रक्षा उद्योगों के लिए बहुत फायदेमंद होगा जो लगातार कस्टम धातु भागों के निर्माण के बेहतर तरीकों की तलाश में हैं।"

प्रोफेसर रेमुंडो अरोयावे और प्रोफेसर अला एलवानी, जिन्होंने शोध पर सीड और करमन के साथ सहयोग किया, ने कहा कि उद्योगों द्वारा अपनी पसंद के मिश्र धातु के साथ मजबूत, दोष मुक्त भागों के निर्माण के लिए कार्यप्रणाली को आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।