Հետազոտողները համակարգված կերպով ուսումնասիրել են խառնուրդի բաղադրության ազդեցությունը միկրոկառուցվածքների տպագրության և ամրացման վրա՝ ավելի լավ հասկանալու համար, թե ինչպես են համաձուլվածքի կազմը, գործընթացի փոփոխականները և թերմոդինամիկան ազդում հավելումներով արտադրվող մասերի վրա: Եռաչափ տպագրության փորձերի միջոցով նրանք սահմանեցին համաձուլվածքների քիմիան և գործընթացի պարամետրերը, որոնք անհրաժեշտ են համաձուլվածքների հատկությունները օպտիմալացնելու և միկրոսանդղակի բարձրակարգ, նույնական մասեր տպելու համար: Օգտագործելով մեքենայական ուսուցում՝ նրանք ստեղծել են բանաձև, որը կարող է օգտագործվել ցանկացած տեսակի համաձուլվածքի հետ՝ օգնելու կանխել անհավասարությունը:
Տեխասի A&M-ի հետազոտողների կողմից մշակված նոր մեթոդը օպտիմիզացնում է համաձուլվածքների հատկությունները և գործընթացի պարամետրերը՝ 3D տպագրված մետաղական դետալներ ստեղծելու համար: Այստեղ ցուցադրված է հետազոտության մեջ օգտագործված նիկելի փոշի համաձուլվածքի գունավոր էլեկտրոնային միկրոգրաֆիա: Հարգանքներով՝ Ռայան Սեդեի կողմից:
Տեխասի A&M-ի հետազոտողների կողմից մշակված նոր մեթոդը օպտիմիզացնում է համաձուլվածքների հատկությունները և գործընթացի պարամետրերը՝ 3D տպագրված մետաղական դետալներ ստեղծելու համար: Այստեղ ցուցադրված է հետազոտության մեջ օգտագործված նիկելի փոշի համաձուլվածքի գունավոր էլեկտրոնային միկրոգրաֆիա: Հարգանքներով՝ Ռայան Սեդեի կողմից:

Լեգիրված մետաղների փոշիները, որոնք օգտագործվում են հավելումների արտադրության համար, կարող են պարունակել տարբեր կոնցենտրացիաներով մետաղների խառնուրդ, ինչպիսիք են նիկելը, ալյումինը և մագնեզիումը: Լազերային մահճակալի փոշու միաձուլման 3D տպագրության ժամանակ այս փոշիները լազերային ճառագայթով տաքանալուց հետո արագ սառչում են: Համաձուլվածքի փոշու մեջ պարունակվող տարբեր մետաղներն ունեն տարբեր սառեցման հատկություններ և ամրանում են տարբեր արագությամբ: Այս անհամապատասխանությունը կարող է ստեղծել միկրոսկոպիկ թերություններ կամ միկրոտարանջատում:

«Երբ համաձուլվածքի փոշին սառչում է, առանձին մետաղները կարող են նստել», - ասում է հետազոտող Ռաիյան Սեդեն: «Պատկերացրեք, որ ջրի մեջ աղ եք լցնում։ Այն անմիջապես լուծվում է, երբ աղի քանակը փոքր է, բայց երբ ավելի շատ աղ եք լցնում, աղի ավելցուկային մասնիկները, որոնք չեն լուծվում, սկսում են բյուրեղների տեսքով նստել: Ըստ էության, դա այն է, ինչ տեղի է ունենում մեր մետաղական համաձուլվածքների մեջ, երբ դրանք տպելուց հետո արագ սառչում են»։ Սեիդն ասաց, որ այս թերությունը երևում է որպես փոքրիկ գրպաններ, որոնք պարունակում են մետաղի բաղադրիչների մի փոքր այլ կոնցենտրացիան, քան այն, ինչ հայտնաբերվել է տպագիր մասի այլ հատվածներում:

Հետազոտողները ուսումնասիրել են չորս երկուական նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքների ամրացման միկրոկառուցվածքները: Փորձերի ժամանակ նրանք ուսումնասիրեցին յուրաքանչյուր համաձուլվածքի ֆիզիկական փուլը տարբեր ջերմաստիճաններում և նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքում մյուս մետաղի կոնցենտրացիաների ավելացման դեպքում: Օգտագործելով մանրամասն փուլային դիագրամներ՝ հետազոտողները որոշել են յուրաքանչյուր համաձուլվածքի քիմիական բաղադրությունը, որը կառաջացնի նվազագույն միկրոտարանջատում հավելումների արտադրության ժամանակ:

Այնուհետև հետազոտողները հալեցին համաձուլվածքի մետաղի փոշու մի հատվածը տարբեր լազերային պարամետրերում և որոշեցին լազերային փոշու հիմքի միաձուլման գործընթացի պարամետրերը, որոնք կարող էին ապահովել ծակոտկենություն չունեցող մասեր:
Նիկելի և ցինկի համաձուլվածքի մեկ լազերային սկանավորման խաչմերուկի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի պատկեր: Այստեղ մուգ, նիկելով հարուստ փուլերը միահյուսված միկրոկառուցվածքով միահյուսում են ավելի թեթև փուլերը: Հալված ջրավազանի կառուցվածքում կարող է դիտվել նաև ծակոտկեն: Հարգանքներով՝ Ռայան Սեդեի կողմից:
Նիկելի և ցինկի համաձուլվածքի մեկ լազերային սկանավորման խաչմերուկի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի պատկեր: Մուգ, նիկելով հարուստ փուլերը միաձուլում են ավելի բաց փուլերին միատեսակ միկրոկառուցվածքով: Հալված ջրավազանի կառուցվածքում կարող է դիտվել նաև ծակոտկեն: Հարգանքներով՝ Ռայան Սեդեի կողմից:

Ֆազային դիագրամներից ստացված տեղեկատվությունը, համակցված միակողմանի փորձերի արդյունքների հետ, թիմին տրամադրեց լազերային պարամետրերի և նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքների համապարփակ վերլուծություն, որը կարող էր տալ ծակոտկենությունից զերծ տպագիր մաս՝ առանց միկրոտարանջատման:

Հետազոտողները հաջորդաբար վերապատրաստեցին մեքենայական ուսուցման մոդելներ՝ միակողմանի փորձարարական տվյալների և փուլային դիագրամների օրինաչափությունները բացահայտելու, միկրոտարանջատման հավասարում մշակելու համար, որը կարող է օգտագործվել ցանկացած համաձուլվածքի հետ: Սեիդն ասաց, որ հավասարումը նախատեսված է կանխատեսելու տարանջատման աստիճանը՝ հաշվի առնելով համաձուլվածքի կարծրացման տիրույթը և նյութի հատկությունները, ինչպես նաև լազերի հզորությունն ու արագությունը:

«Մենք խորը սուզումներ ենք անում համաձուլվածքների միկրոկառուցվածքը կարգավորելու համար, որպեսզի վերջնական տպագիր օբյեկտի հատկությունների վրա ավելի շատ վերահսկողություն լինի շատ ավելի նուրբ մասշտաբով, քան նախկինում», - ասաց Սեիդը:

Քանի որ համաձուլվածքների օգտագործումը AM-ում մեծանում է, այնքան դժվարությունները կլինեն այն մասերի տպագրության համար, որոնք համապատասխանում են կամ գերազանցում են արտադրության որակի չափանիշները: Տեխասի A&M-ի ուսումնասիրությունը թույլ կտա արտադրողներին օպտիմիզացնել համաձուլվածքների քիմիան և գործընթացի պարամետրերը, որպեսզի համաձուլվածքները նախագծվեն հատուկ հավելումների արտադրության համար, իսկ արտադրողները կարողանան վերահսկել միկրոկառուցվածքները տեղական մակարդակում:

«Մեր մեթոդաբանությունը հեշտացնում է տարբեր բաղադրությունների համաձուլվածքների հաջող օգտագործումը հավելումների արտադրության համար՝ առանց թերությունների, նույնիսկ միկրոսանդղակի մեջ մտցնելու մտահոգության», - ասաց պրոֆեսոր Իբրահիմ Կարամանը: «Այս աշխատանքը մեծ օգուտ կբերի օդատիեզերական, ավտոմոբիլային և պաշտպանական արդյունաբերություններին, որոնք մշտապես փնտրում են ավելի լավ ուղիներ՝ պատվերով մետաղական մասեր կառուցելու համար»:

Պրոֆեսոր Ռայմունդո Արոյավեն և պրոֆեսոր Ալաա Էլվանին, ովքեր հետազոտության ընթացքում համագործակցել են Սեդի և Կարամանի հետ, ասել են, որ մեթոդոլոգիան հեշտությամբ կարող է հարմարեցվել արդյունաբերությունների կողմից՝ իրենց նախընտրած համաձուլվածքով ամուր, առանց թերությունների մասեր ստեղծելու համար: