Rannsakendur rannsökuðu kerfisbundið áhrif álsamsetningar á prenthæfni og storknun örbygginga, til að skilja betur hvernig álsamsetning, vinnslubreytur og varmafræði höfðu áhrif á framleidda íhluti. Í gegnum þrívíddarprentunartilraunir skilgreindu þeir efnafræði málmblöndunnar og vinnslufæribreytur sem þarf til að hámarka eiginleika málmblöndunnar og prenta yfirburða, eins hluta á örskala. Með því að nota vélanám bjuggu þeir til formúlu sem hægt er að nota með hvers kyns álfelgur til að koma í veg fyrir ójafnvægi.
Ný aðferð þróuð af Texas A&M vísindamönnum hámarkar álfelgur og vinnslufæribreytur til að búa til yfirburða þrívíddarprentaða málmhluta. Hér er litað rafeindasmámynd af nikkelduftblöndu sem notuð var í rannsókninni. Með leyfi Raiyan Seede.
Ný aðferð þróuð af Texas A&M vísindamönnum hámarkar álfelgur og vinnslufæribreytur til að búa til yfirburða þrívíddarprentaða málmhluta. Hér er litað rafeindasmámynd af nikkelduftblöndu sem notuð var í rannsókninni. Með leyfi Raiyan Seede.

Málmduft úr álblöndu sem notað er til aukefnaframleiðslu getur innihaldið blöndu af málmum, eins og nikkel, áli og magnesíum, í mismunandi styrkleika. Meðan á þrívíddarprentun með leysirbeðduftsamruna stendur kólnar þessi duft hratt eftir að þau eru hituð með leysigeisla. Mismunandi málmar í álduftinu hafa mismunandi kæli eiginleika og storkna með mismunandi hraða. Þetta ósamræmi getur skapað smásæja galla, eða smásegregation.

„Þegar álduftið kólnar geta einstakir málmar fallið út,“ sagði rannsóknarmaðurinn Raiyan Seede. „Ímyndaðu þér að hella salti í vatn. Það leysist strax upp þegar saltmagnið er lítið, en eftir því sem þú hellir meira salti byrjar umfram saltagnirnar sem leysast ekki upp að falla út sem kristallar. Í rauninni er það það sem er að gerast í málmblöndunum okkar þegar þær kólna hratt eftir prentun.“ Seede sagði að þessi galli birtist sem örsmáir vasar sem innihalda örlítið annan styrk af málm innihaldsefnum en það sem er að finna á öðrum svæðum á prentuðu hlutanum.

Rannsakendur rannsökuðu storknunarörbyggingu fjögurra tvíliða nikkel-undirstaða málmblöndur. Í tilraunum rannsökuðu þeir eðlisfasann fyrir hverja málmblöndu við mismunandi hitastig og við vaxandi styrk hins málmsins í nikkelblöndunni. Með því að nota ítarlegar fasa skýringarmyndir ákváðu vísindamennirnir efnasamsetningu hvers málmblöndu sem myndi valda minnstu smásegregation við aukefnaframleiðslu.

Því næst bræddu rannsakendur einni braut af álmálmdufti við mismunandi leysistillingar og ákváðu breytur leysirduftsrúmsbræðsluferlisins sem myndu skila groplausum hlutum.
Skanna rafeindasmásjá mynd af einum leysiskanna þversniði af nikkel og sink málmblöndu. Hér flétta dökkir, nikkelríkir fasar saman ljósari fasa með einsleitri örbyggingu. Einnig er hægt að sjá svitahola í uppbyggingu bræðslulaugarinnar. Með leyfi Raiyan Seede.
Skanna rafeindasmásjá mynd af einum leysiskanna þversniði af nikkel og sink málmblöndu. Dökkir, nikkelríkir fasar flétta saman ljósari fasa með einsleitri örbyggingu. Einnig er hægt að sjá svitahola í uppbyggingu bræðslulaugarinnar. Með leyfi Raiyan Seede.

Upplýsingarnar sem fengnar voru úr fasa skýringarmyndum, ásamt niðurstöðum úr einspora tilraununum, veittu teyminu yfirgripsmikla greiningu á leysistillingum og nikkel-undirstaða málmblöndur sem gátu skilað groplausum prentuðum hluta án smásegregations.

Rannsakendur þjálfuðu næst vélanámslíkön til að bera kennsl á mynstur í einspora tilraunagögnum og fasa skýringarmyndum, til að þróa jöfnu fyrir smásegregation sem hægt væri að nota með hvaða málmblöndu sem er. Seede sagði að jöfnan væri hönnuð til að spá fyrir um umfang aðskilnaðar miðað við storknunarsvið málmblöndunnar og efniseiginleika og kraft og hraða leysisins.

„Við tökum djúpt kafa í að fínstilla örbyggingu málmblöndur þannig að það sé meiri stjórn á eiginleikum endanlegra prentaða hlutarins á mun fínni mælikvarða en áður,“ sagði Seede.

Eftir því sem notkun á málmblöndur í AM eykst, mun einnig áskorunin við að prenta hluta sem uppfylla eða fara yfir gæðastaðla framleiðslunnar. Texas A&M rannsóknin mun gera framleiðendum kleift að hámarka efnafræði málmblöndur og vinnslufæribreytur þannig að hægt sé að hanna málmblöndur sérstaklega fyrir aukefnaframleiðslu og framleiðendur geta stjórnað örbyggingum á staðnum.

„Aðferðafræði okkar auðveldar farsæla notkun á málmblöndur af mismunandi samsetningu til aukefnaframleiðslu án þess að hafa áhyggjur af því að koma á göllum, jafnvel á smáskala,“ sagði prófessor Ibrahim Karaman. „Þessi vinna mun vera til mikilla hagsbóta fyrir flug-, bíla- og varnariðnaðinn sem er stöðugt að leita að betri leiðum til að smíða sérsniðna málmhluta.

Prófessor Raymundo Arroyavé og prófessor Alaa Elwany, sem voru í samstarfi við Seede og Karaman við rannsóknina, sögðu að aðferðafræðin gæti auðveldlega verið aðlöguð af atvinnugreinum til að byggja trausta, gallalausa hluta með valblöndu þeirra.