D'Fuerscher hunn systematesch d'Effekter vun der Legierungskompositioun op d'Dréckbarkeet an d'Verstäerkung vu Mikrostrukturen ënnersicht, fir besser ze verstoen wéi d'Legierungskompositioun, Prozessvariablen an Thermodynamik additiv fabrizéiert Deeler beaflosst. Duerch 3D-Druckexperimenter hunn se d'Legerungschemie a Prozessparameter definéiert, déi néideg sinn fir d'Legierungseigenschaften ze optimiséieren an superior, identesch Deeler op der Mikroskala ze drécken. Mat Maschinnléieren hunn se eng Formel erstallt déi mat all Typ vun Legierung ka benotzt ginn fir Onuniformitéit ze vermeiden.
Eng nei Method entwéckelt vun Texas A&M Fuerscher optiméiert Legierungseigenschaften a Prozessparameter fir super 3D-gedréckte Metalldeeler ze kreéieren. Hei ass e faarwege Elektronenmikrograph vun enger Nickelpulverlegierung déi an der Studie benotzt gëtt. Ugedriwwe vun Raiyan Seede.
Eng nei Method entwéckelt vun Texas A&M Fuerscher optiméiert Legierungseigenschaften a Prozessparameter fir super 3D-gedréckte Metalldeeler ze kreéieren. Hei ass e faarwege Elektronenmikrograph vun enger Nickelpulverlegierung déi an der Studie benotzt gëtt. Ugedriwwe vun Raiyan Seede.

Legierungsmetallpulver, déi fir additiv Fabrikatioun benotzt gëtt, kënnen eng Mëschung aus Metalle enthalen, wéi Nickel, Aluminium a Magnesium, a verschiddene Konzentratioune. Wärend Laserbettpulverfusioun 3D Dréckerei killen dës Puder séier nodeems se vun engem Laserstrahl erhëtzt ginn. Déi verschidde Metaller am Legierungspulver hunn ënnerschiddlech Ofkillungseigenschaften a verstäerken mat verschiddenen Tauxen. Dës Inkonsistenz kann mikroskopesch Mängel kreéieren, oder Mikrosegregatioun.

"Wann den Legierungspulver ofkillt, kënnen déi eenzel Metaller ausfällen", sot de Fuerscher Raiyan Seede. "Stell Iech vir, Salz a Waasser ze schëdden. Et léist sech direkt op wann d'Quantitéit u Salz kleng ass, awer wéi Dir méi Salz gitt, fänken déi iwwerschësseg Salzpartikelen, déi net opléisen, als Kristalle aus. Am Wesentlechen ass dat wat an eise Metalllegierungen geschitt wann se séier nom Drock ofkillen. Seede sot, datt dësen Defekt als kleng Taschen erschéngt, déi eng liicht aner Konzentratioun vun den Metallzutaten enthalen wéi dat wat an anere Beräicher vum gedréckten Deel fonnt gëtt.

D'Fuerscher hunn d'Verstäerkungsmikrostrukture vu véier binäre Nickel-baséiert Legierungen ënnersicht. An Experimenter hu si déi physesch Phase fir all Legierung bei verschiddenen Temperaturen a bei ëmmer méi Konzentratioune vum anere Metall an der Nickel-baséiert Legierung studéiert. Mat detailléierte Phasediagrammer hunn d'Fuerscher d'chemesch Zesummesetzung vun all Legierung bestëmmt, déi d'mannst Mikrosegregatioun während der additiv Fabrikatioun verursaachen.

Als nächst hunn d'Fuerscher eng eenzeg Streck vum Legierungsmetallpulver bei verschiddene Laser-Astellungen geschmolt an d'Laserpulverbett Fusiounsprozessparameter festgeluecht, déi porositéitfräi Deeler liwweren.
E Scannenelektronenmikroskopbild vun engem eenzegen Laser-Scan-Querschnitt vun enger Nickel- an Zinklegierung. Hei, donkel, nickelräich Phasen interleaves méi hell Phasen mat eenheetleche Mikrostruktur. Eng Pore kann och an der Schmelzpoolstruktur beobachtet ginn. Ugedriwwe vun Raiyan Seede.
E Scannen-Elektronenmikroskopbild vun engem eenzegen Laser-Scan-Querschnitt vun enger Nickel- an Zinklegierung. Däischter, nickelräich Phasen interleave méi hell Phasen mat eenheetleche Mikrostruktur. Eng Pore kann och an der Schmelzpoolstruktur beobachtet ginn. Ugedriwwe vun Raiyan Seede.

D'Informatioun, déi aus de Phasediagrammer kritt gëtt, kombinéiert mat de Resultater vun den Single-Streck Experimenter, huet d'Team eng ëmfaassend Analyse vun de Laser-Astellungen an Nickel-baséiert Legierungskompositioune geliwwert, déi e porositéitfräi gedréckten Deel ouni Mikrosegregatioun erliewt hunn.

D'Fuerscher hunn d'nächst trainéiert Maschinnléiermodeller fir Musteren an den eenzel-Streck experimentellen Daten a Phasediagrammer z'identifizéieren, fir eng Equatioun fir Mikrosegregatioun z'entwéckelen déi mat all Legierung benotzt ka ginn. Seede sot datt d'Gleichung entworf ass fir d'Ausmooss vun der Segregatioun virauszesoen wéinst der Legierung senger Solidifikatiounsberäich a Materialeigenschaften a Laser Kraaft a Geschwindegkeet.

"Mir huelen déif Tauche fir d'Mikrostruktur vun den Legierungen ze feinstëmmen, sou datt et méi Kontroll iwwer d'Eegeschafte vum endgültege gedréckte Objet op enger vill méi feiner Skala ass wéi virdrun", sot Seede.

Wéi d'Benotzung vun Legierungen am AM eropgeet, sou wäerten d'Erausfuerderunge fir Deeler ze drécken déi d'Produktiounsqualitéitsnormen entspriechen oder iwwerschreiden. D'Texas A&M Studie erlaabt d'Fabrikanten d'Legierungschemie a Prozessparameter ze optimiséieren, sou datt Legierungen speziell fir additiv Fabrikatioun entworf kënne ginn an d'Fabrikanten d'Mikrostrukture lokal kontrolléieren kënnen.

"Eis Methodik erliichtert d'erfollegräich Benotzung vun Legierungen vu verschiddene Kompositioune fir additiv Fabrikatioun ouni d'Suerg fir Mängel anzeféieren, och op der Mikroskala", sot de Professer Ibrahim Karaman. "Dës Aarbecht wäert vu grousse Virdeel fir d'Loftfaart-, Autos- a Verteidegungsindustrie sinn, déi stänneg no bessere Weeër sichen fir personaliséiert Metalldeeler ze bauen."

De Professer Raymundo Arroyavé a Professer Alaa Elwany, déi mam Seede a Karaman un der Fuerschung zesummegeschafft hunn, soten datt d'Methodologie einfach vun den Industrien adaptéiert ka ginn fir robust, defektfräi Deeler mat hirer Legierung vun der Wiel ze bauen.