Ir-riċerkaturi investigaw b'mod sistematiku l-effetti tal-kompożizzjoni tal-liga fuq l-istampabbiltà u s-solidifikazzjoni tal-mikrostrutturi, biex jifhmu aħjar kif il-kompożizzjoni tal-liga, il-varjabbli tal-proċess u t-termodinamika affettwaw partijiet manifatturati b'mod addittiv. Permezz ta 'esperimenti ta' stampar 3D, iddefinixxew il-kimiċi tal-liga u l-parametri tal-proċess meħtieġa biex jottimizzaw il-proprjetajiet tal-liga u jistampaw partijiet superjuri u identiċi fuq mikroskala. Bl-użu tat-tagħlim tal-magni, ħolqu formula li tista 'tintuża ma' kwalunkwe tip ta 'liga biex tgħin tipprevjeni n-nuqqas ta' uniformità.
Metodu ġdid żviluppat mir-riċerkaturi ta 'Texas A&M jottimizza l-proprjetajiet tal-liga u l-parametri tal-proċess biex joħolqu partijiet tal-metall superjuri stampati 3D. Jintwera hawn mikrografu elettroniku kkulurit ta 'liga ta' trab tan-nikil użata fl-istudju. Korteżija ta' Raiyan Seede.
Metodu ġdid żviluppat mir-riċerkaturi ta 'Texas A&M jottimizza l-proprjetajiet tal-liga u l-parametri tal-proċess biex joħolqu partijiet tal-metall superjuri stampati 3D. Jintwera hawn mikrografu elettroniku kkulurit ta 'liga ta' trab tan-nikil użata fl-istudju. Korteżija ta' Raiyan Seede.

Trabijiet tal-metall liga użati għall-manifattura addittiva jista 'jkun fihom taħlita ta' metalli, bħal nikil, aluminju, u manjesju, f'konċentrazzjonijiet differenti. Matul l-istampar 3D tal-fużjoni tat-trab tas-sodda tal-lejżer, dawn it-trab jiksħu malajr wara li jissaħħnu b'raġġ tal-lejżer. Il-metalli differenti fit-trab tal-liga għandhom proprjetajiet ta 'tkessiħ differenti u jissolidifikaw b'rati differenti. Din l-inkonsistenza tista 'toħloq difetti mikroskopiċi, jew mikrosegregazzjoni.

"Meta t-trab tal-liga jibred, il-metalli individwali jistgħu jippreċipitaw barra," qal ir-riċerkatur Raiyan Seede. “Immaġina tferra l-melħ fl-ilma. Tinħall mill-ewwel meta l-ammont ta 'melħ ikun żgħir, iżda hekk kif tferra' aktar melħ, il-partiċelli tal-melħ żejjed li ma jinħallx jibdew jippreċipitaw bħala kristalli. Essenzjalment, dan huwa dak li qed jiġri fil-ligi tal-metall tagħna meta jibred malajr wara l-istampar.” Seede qal li dan id-difett jidher bħala bwiet ċkejkna li fihom konċentrazzjoni kemmxejn differenti tal-ingredjenti tal-metall minn dak li jinstab f’żoni oħra tal-parti stampata.

Ir-riċerkaturi investigaw il-mikrostrutturi tas-solidifikazzjoni ta 'erba' ligi binarji bbażati fuq in-nikil. Fl-esperimenti, studjaw il-fażi fiżika għal kull liga f'temperaturi differenti u f'konċentrazzjonijiet dejjem jiżdiedu tal-metall l-ieħor fil-liga bbażata fuq in-nikil. Bl-użu ta 'dijagrammi tal-fażi dettaljati, ir-riċerkaturi ddeterminaw il-kompożizzjoni kimika ta' kull liga li tikkawża l-inqas mikrosegregazzjoni matul il-manifattura addittiva.

Sussegwentement, ir-riċerkaturi dewweb binarju wieħed tat-trab tal-metall tal-liga f'settings differenti tal-lejżer u ddeterminaw il-parametri tal-proċess tal-fużjoni tas-sodda tat-trab tal-lejżer li jwasslu partijiet ħielsa mill-porożità.
Immaġini tal-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar ta 'sezzjoni trasversali tal-iskannjar tal-laser wieħed ta' liga tan-nikil u taż-żingu. Hawnhekk, fażijiet skuri u rikki fin-nikil interleave fażijiet eħfef b'mikrostruttura uniformi. Pori jista 'jiġi osservat ukoll fl-istruttura tal-pool tat-tidwib. Korteżija ta’ Raiyan Seede.
Immaġini tal-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar ta 'sezzjoni trasversali tal-iskannjar tal-laser wieħed ta' liga tan-nikil u taż-żingu. Fażijiet skuri u rikki fin-nikil interleave fażijiet eħfef b'mikrostruttura uniformi. Pori jista 'jiġi osservat ukoll fl-istruttura tal-pool tat-tidwib. Korteżija ta’ Raiyan Seede.

L-informazzjoni miksuba mid-dijagrammi tal-fażi, flimkien mar-riżultati mill-esperimenti single-track, ipprovdiet lit-tim b'analiżi komprensiva tas-settings tal-lejżer u kompożizzjonijiet ta 'liga bbażati fuq in-nikil li jistgħu jagħtu parti stampata mingħajr porożità mingħajr mikrosegregazzjoni.

Ir-riċerkaturi mbagħad ħarrġu mudelli ta 'tagħlim bil-magni biex jidentifikaw mudelli fid-dejta sperimentali ta' binarju wieħed u dijagrammi tal-fażi, biex jiżviluppaw ekwazzjoni għal mikrosegregazzjoni li tista 'tintuża ma' kwalunkwe liga. Seede qal li l-ekwazzjoni hija mfassla biex tbassar l-estent tas-segregazzjoni minħabba l-firxa ta 'solidifikazzjoni tal-liga u l-proprjetajiet tal-materjal u l-qawwa u l-veloċità tal-laser.

"Nieħdu għadis fil-fond fl-irfinar tal-mikrostruttura tal-ligi sabiex ikun hemm aktar kontroll fuq il-proprjetajiet tal-oġġett stampat finali fuq skala ferm ifjen minn qabel," qal Seede.

Hekk kif l-użu ta 'ligi fl-AM jiżdied, hekk se jiżdiedu l-isfidi għall-istampar ta' partijiet li jilħqu jew jaqbżu l-istandards tal-kwalità tal-manifattura. L-istudju Texas A&M se jippermetti lill-manifatturi jottimizzaw il-kimika tal-liga u l-parametri tal-proċess sabiex il-ligi jkunu jistgħu jiġu ddisinjati speċifikament għall-manifattura addittiva u l-manifatturi jkunu jistgħu jikkontrollaw il-mikrostrutturi lokalment.

"Il-metodoloġija tagħna tħaffef l-użu b'suċċess ta 'ligi ta' kompożizzjonijiet differenti għall-manifattura addittiva mingħajr it-tħassib li jiġu introdotti difetti, anke fil-mikroskala," qal il-professur Ibrahim Karaman. "Dan ix-xogħol se jkun ta 'benefiċċju kbir għall-industriji aerospazjali, tal-karozzi, u tad-difiża li kontinwament qed ifittxu modi aħjar biex jibnu partijiet tal-metall apposta."

Il-Professur Raymundo Arroyavé u l-professur Alaa Elwany, li kkollaboraw ma 'Seede u Karaman fuq ir-riċerka, qalu li l-metodoloġija tista' faċilment tiġi adattata mill-industriji biex jibnu partijiet b'saħħithom u mingħajr difetti bil-liga tal-għażla tagħhom.