Истражувачите систематски ги истражувале ефектите на составот на легурата врз способноста за печатење и зацврстување на микроструктурите, за подобро да разберат како составот на легурата, променливите на процесот и термодинамиката влијаеле на адитивно произведените делови. Преку експериментите со 3D печатење, тие ги дефинираа хемијата на легурите и параметрите на процесот потребни за оптимизирање на својствата на легурата и печатење супериорни, идентични делови во микроскала. Користејќи машинско учење, тие создадоа формула што може да се користи со секаков вид легура за да помогне да се спречи нееднаквоста.
Новиот метод развиен од истражувачите од Тексас A&M ги оптимизира својствата на легурата и процесните параметри за да создаде супериорни метални делови печатени со 3Д. Овде е прикажана обоена електронска микрографија на легура на никел во прав користена во студијата. Со учтивост на Рајан Седе.
Новиот метод развиен од истражувачите од Тексас A&M ги оптимизира својствата на легурата и процесните параметри за да создаде супериорни метални делови печатени со 3Д. Овде е прикажана обоена електронска микрографија на легура на никел во прав користена во студијата. Со учтивост на Рајан Седе.

Прашокот од легиран метал што се користи за производство на адитиви може да содржи мешавина од метали, како што се никел, алуминиум и магнезиум, во различни концентрации. За време на 3D печатење со фузија на ласерски кревет, овие прашоци брзо се ладат откако ќе се загреат со ласерски зрак. Различните метали во прашокот од легура имаат различни својства на ладење и се зацврстуваат со различни стапки. Оваа недоследност може да создаде микроскопски недостатоци или микросегрегација.

„Кога прашокот од легура ќе се олади, поединечните метали можат да таложат надвор“, рече истражувачот Рајан Седе. „Замислете како истурате сол во вода. Веднаш се раствора кога количината на сол е мала, но како што ставате повеќе сол, вишокот на честичките сол што не се раствораат почнуваат да таложат како кристали. Во суштина, тоа се случува во нашите метални легури кога брзо се ладат по печатењето“. Сиде рече дека овој дефект се појавува како мали џебови кои содржат малку поинаква концентрација на металните состојки од она што се наоѓа во другите области на печатениот дел.

Истражувачите ги истражувале микроструктурите на зацврстување на четири бинарни легури базирани на никел. Во експериментите, тие ја проучувале физичката фаза за секоја легура на различни температури и при зголемени концентрации на другиот метал во легурата базирана на никел. Користејќи детални фазни дијаграми, истражувачите го утврдија хемискиот состав на секоја легура што би предизвикала најмалку микросегрегација за време на производството на адитиви.

Следно, истражувачите стопиле единствена трага од легираниот метален прав на различни ласерски поставки и ги одредиле параметрите на процесот на фузија на креветот со ласерски прашок што ќе испорача делови без порозност.
Електронски микроскоп за скенирање на пресек на единечен ласерски скен на легура на никел и цинк. Овде темните фази богати со никел ги преплетуваат полесните фази со униформа микроструктура. Пора може да се забележи и во структурата на базенот за топење. Со учтивост на Рајан Седе.
Електронски микроскоп за скенирање на пресек на единечен ласерски скен на легура на никел и цинк. Темните фази богати со никел ги преплетуваат полесните фази со униформа микроструктура. Пора може да се забележи и во структурата на базенот за топење. Со учтивост на Рајан Седе.

Информациите добиени од фазните дијаграми, во комбинација со резултатите од експериментите со една лента, му дадоа на тимот сеопфатна анализа на ласерските поставки и композициите на легура базирана на никел што може да даде отпечатен дел без порозност без микросегрегација.

Истражувачите потоа обучија модели за машинско учење за да ги идентификуваат шемите во експерименталните податоци со една патека и фазните дијаграми, за да развијат равенка за микросегрегација што може да се користи со која било легура. Сиде рече дека равенката е дизајнирана да го предвиди степенот на сегрегација со оглед на опсегот на зацврстување на легурата и својствата на материјалот и моќта и брзината на ласерот.

„Ние длабоко навлегуваме во дотерување на микроструктурата на легурите, така што ќе има поголема контрола врз својствата на конечниот печатен објект во многу пофини размери отколку порано“, рече Сиде.

Како што се зголемува употребата на легури во AM, така ќе се зголемуваат и предизвиците за печатење на делови кои ги исполнуваат или надминуваат стандардите за квалитет на производството. Студијата на Тексас A&M ќе им овозможи на производителите да ја оптимизираат хемијата на легурите и параметрите на процесот, така што легурите можат да бидат дизајнирани специјално за производство на адитиви и производителите да можат локално да ги контролираат микроструктурите.

„Нашата методологија ја олеснува успешната употреба на легури од различни состави за производство на адитиви без грижа за воведување дефекти, дури и во микроскала“, рече професорот Ибрахим Караман. „Оваа работа ќе биде од голема корист за воздушната, автомобилската и одбранбената индустрија кои постојано бараат подобри начини за изградба на метални делови по мерка“.

Проф.