మిశ్రమం కూర్పు, ప్రాసెస్ వేరియబుల్స్ మరియు థర్మోడైనమిక్స్ సంకలితంగా తయారు చేయబడిన భాగాలను ఎలా ప్రభావితం చేశాయో బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ల ముద్రణ మరియు పటిష్టతపై మిశ్రమం కూర్పు యొక్క ప్రభావాలను పరిశోధకులు క్రమపద్ధతిలో పరిశోధించారు. 3D-ప్రింటింగ్ ప్రయోగాల ద్వారా, వారు అల్లాయ్ లక్షణాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మరియు మైక్రోస్కేల్ వద్ద ఉన్నతమైన, ఒకేలాంటి భాగాలను ముద్రించడానికి అవసరమైన మిశ్రమం రసాయనాలు మరియు ప్రక్రియ పారామితులను నిర్వచించారు. మెషిన్ లెర్నింగ్ ఉపయోగించి, వారు ఏకరూపతను నిరోధించడంలో సహాయపడటానికి ఏ రకమైన మిశ్రమంతోనైనా ఉపయోగించగల సూత్రాన్ని సృష్టించారు.
టెక్సాస్ A&M పరిశోధకులచే అభివృద్ధి చేయబడిన ఒక కొత్త పద్ధతి అల్లాయ్ లక్షణాలను మరియు ప్రాసెస్ పారామితులను ఉన్నతమైన 3D-ప్రింటెడ్ మెటల్ భాగాలను రూపొందించడానికి ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది. అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన నికెల్ పౌడర్ మిశ్రమం యొక్క రంగుల ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్ ఇక్కడ చూపబడింది. రాయన్ సీడ్ సౌజన్యంతో.
టెక్సాస్ A&M పరిశోధకులచే అభివృద్ధి చేయబడిన ఒక కొత్త పద్ధతి అల్లాయ్ లక్షణాలను మరియు ప్రాసెస్ పారామితులను ఉన్నతమైన 3D-ప్రింటెడ్ మెటల్ భాగాలను రూపొందించడానికి ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది. అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన నికెల్ పౌడర్ మిశ్రమం యొక్క రంగుల ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్ ఇక్కడ చూపబడింది. రాయన్ సీడ్ సౌజన్యంతో.

సంకలిత తయారీకి ఉపయోగించే అల్లాయ్ మెటల్ పౌడర్‌లు వివిధ సాంద్రతలలో నికెల్, అల్యూమినియం మరియు మెగ్నీషియం వంటి లోహాల మిశ్రమాన్ని కలిగి ఉంటాయి. లేజర్ బెడ్ పౌడర్ ఫ్యూజన్ 3D ప్రింటింగ్ సమయంలో, ఈ పౌడర్‌లు లేజర్ పుంజం ద్వారా వేడి చేయబడిన తర్వాత వేగంగా చల్లబడతాయి. అల్లాయ్ పౌడర్‌లోని వివిధ లోహాలు వేర్వేరు శీతలీకరణ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు వివిధ రేట్ల వద్ద ఘనీభవిస్తాయి. ఈ అస్థిరత మైక్రోస్కోపిక్ లోపాలను లేదా సూక్ష్మ విభజనను సృష్టించగలదు.

"అల్లాయ్ పౌడర్ చల్లబడినప్పుడు, వ్యక్తిగత లోహాలు అవక్షేపించబడతాయి" అని పరిశోధకుడు రైయాన్ సీడ్ చెప్పారు. “నీటిలో ఉప్పు పోయడం ఊహించుకోండి. ఉప్పు పరిమాణం తక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఇది వెంటనే కరిగిపోతుంది, కానీ మీరు ఎక్కువ ఉప్పును పోసినప్పుడు, కరగని అదనపు ఉప్పు కణాలు స్ఫటికాలుగా అవక్షేపించడం ప్రారంభిస్తాయి. సారాంశంలో, మన లోహ మిశ్రమాలు ముద్రించిన తర్వాత త్వరగా చల్లబడినప్పుడు అదే జరుగుతుంది. ముద్రించిన భాగంలోని ఇతర ప్రాంతాలలో కనిపించే దానికంటే కొద్దిగా భిన్నమైన మెటల్ పదార్థాల సాంద్రత కలిగిన చిన్న పాకెట్‌లుగా ఈ లోపం కనిపిస్తుందని సీడ్ చెప్పారు.

పరిశోధకులు నాలుగు బైనరీ నికెల్-ఆధారిత మిశ్రమాల ఘనీభవన సూక్ష్మ నిర్మాణాలను పరిశోధించారు. ప్రయోగాలలో, వారు వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మరియు నికెల్-ఆధారిత మిశ్రమంలోని ఇతర లోహం యొక్క పెరుగుతున్న సాంద్రతలలో ప్రతి మిశ్రమానికి భౌతిక దశను అధ్యయనం చేశారు. వివరణాత్మక దశ రేఖాచిత్రాలను ఉపయోగించి, సంకలిత తయారీ సమయంలో తక్కువ సూక్ష్మ విభజనకు కారణమయ్యే ప్రతి మిశ్రమం యొక్క రసాయన కూర్పును పరిశోధకులు నిర్ణయించారు.

తరువాత, పరిశోధకులు వివిధ లేజర్ సెట్టింగ్‌లలో మిశ్రమం మెటల్ పౌడర్ యొక్క ఒకే ట్రాక్‌ను కరిగించి, సచ్ఛిద్రత లేని భాగాలను అందించే లేజర్ పౌడర్ బెడ్ ఫ్యూజన్ ప్రాసెస్ పారామితులను నిర్ణయించారు.
నికెల్ మరియు జింక్ మిశ్రమం యొక్క ఒకే లేజర్ స్కాన్ క్రాస్-సెక్షన్ యొక్క స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రం. ఇక్కడ, చీకటి, నికెల్-రిచ్ దశలు ఏకరీతి సూక్ష్మ నిర్మాణంతో తేలికపాటి దశలను కలుపుతాయి. మెల్ట్ పూల్ నిర్మాణంలో కూడా ఒక రంధ్రాన్ని గమనించవచ్చు. రాయన్ సీడ్ సౌజన్యంతో.
నికెల్ మరియు జింక్ మిశ్రమం యొక్క ఒకే లేజర్ స్కాన్ క్రాస్-సెక్షన్ యొక్క స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రం. చీకటి, నికెల్-రిచ్ దశలు ఏకరీతి సూక్ష్మ నిర్మాణంతో తేలికపాటి దశలను కలుపుతాయి. మెల్ట్ పూల్ నిర్మాణంలో కూడా ఒక రంధ్రాన్ని గమనించవచ్చు. రాయన్ సీడ్ సౌజన్యంతో.

దశ రేఖాచిత్రాల నుండి పొందిన సమాచారం, సింగిల్-ట్రాక్ ప్రయోగాల ఫలితాలతో కలిపి, బృందానికి లేజర్ సెట్టింగ్‌లు మరియు నికెల్-ఆధారిత మిశ్రమం కూర్పుల సమగ్ర విశ్లేషణను అందించింది, ఇవి మైక్రోసెగ్రిగేషన్ లేకుండా సచ్ఛిద్రత లేని ముద్రిత భాగాన్ని అందించగలవు.

సింగిల్-ట్రాక్ ప్రయోగాత్మక డేటా మరియు దశ రేఖాచిత్రాలలో నమూనాలను గుర్తించడానికి, ఏదైనా మిశ్రమంతో ఉపయోగించగల మైక్రోసెగ్రిగేషన్ కోసం సమీకరణాన్ని అభివృద్ధి చేయడానికి పరిశోధకులు తదుపరి మెషిన్-లెర్నింగ్ మోడల్‌లకు శిక్షణ ఇచ్చారు. మిశ్రమం యొక్క ఘనీభవన పరిధి మరియు పదార్థ లక్షణాలు మరియు లేజర్ యొక్క శక్తి మరియు వేగాన్ని బట్టి విభజన యొక్క పరిధిని అంచనా వేయడానికి ఈ సమీకరణం రూపొందించబడింది అని సీడ్ చెప్పారు.

"మేము మిశ్రమాల మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ను చక్కగా ట్యూన్ చేయడానికి లోతైన డైవ్‌లను తీసుకుంటాము, తద్వారా తుది ముద్రించిన వస్తువు యొక్క లక్షణాలపై మునుపటి కంటే చాలా సూక్ష్మ స్థాయిలో మరింత నియంత్రణ ఉంటుంది" అని సీడ్ చెప్పారు.

AM లో మిశ్రమాల వినియోగం పెరిగేకొద్దీ, తయారీ నాణ్యతా ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా లేదా మించిన భాగాలను ముద్రించడంలో సవాళ్లు కూడా పెరుగుతాయి. టెక్సాస్ A&M అధ్యయనం తయారీదారులు అల్లాయ్ కెమిస్ట్రీ మరియు ప్రాసెస్ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, తద్వారా మిశ్రమాలను సంకలిత తయారీ కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించవచ్చు మరియు తయారీదారులు స్థానికంగా సూక్ష్మ నిర్మాణాలను నియంత్రించవచ్చు.

"మా పద్దతి మైక్రోస్కేల్‌లో కూడా లోపాలను పరిచయం చేయాలనే ఆందోళన లేకుండా సంకలిత తయారీకి వివిధ కంపోజిషన్‌ల మిశ్రమాలను విజయవంతంగా ఉపయోగించడాన్ని సులభతరం చేస్తుంది" అని ప్రొఫెసర్ ఇబ్రహీం కరామన్ చెప్పారు. "కస్టమ్ మెటల్ భాగాలను నిర్మించడానికి మెరుగైన మార్గాల కోసం నిరంతరం వెతుకుతున్న ఏరోస్పేస్, ఆటోమోటివ్ మరియు రక్షణ పరిశ్రమలకు ఈ పని చాలా ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది."

పరిశోధనపై సీడ్ మరియు కరామన్‌తో కలిసి పనిచేసిన ప్రొఫెసర్ రేముండో అరోయావే మరియు ప్రొఫెసర్ అలా ఎల్వానీ మాట్లాడుతూ, పరిశ్రమలు తమ ఎంపిక మిశ్రమంతో ధృఢమైన, లోపాలు లేని భాగాలను నిర్మించడానికి ఈ పద్దతిని సులభంగా స్వీకరించవచ్చని చెప్పారు.