3D打印集新超级loy设计变换制造
从喷气引擎到电站核心, 我们依赖的许多先进机器会变得极热热空间内需要精密控制 维控组件由奇异耐用素材组成一类材料为镍基超合金强健材料难以制造并操作先进机所需的精度形状组件,这毫不奇怪。生产过程耗时耗时耗时并可能高度浪费Aloyed有限公司进行的研究与Roger Reed教授和Oxford大学YuroboTang博士一起设计修改方法,使3D打印超合金直接转换精度组件成为可能
自经典古代金属处理以来,制造超合金产品标准方法原则上变化不大素材倒入硅模,一旦冷却后,最终形状通常通过编程实现 — — 抓取并割去构件块段既浪费又耗时标准超合金制造中“只有约10%超合金归为成品”。
3D打印
添加式制造或3D打印提供现代高效方法通过逐层搭建物体层并可用于制作复杂精密形状而不浪费多余材料3D加合金打印时,每一层先添加成薄薄粉覆盖物(含有数构件元件的粒子),然后用激光闪熔,粒子并发它可以使工厂生产精密组件,如喷气引擎使用组件,目前喷气引擎通过低效仿真机和机组生产
标准超合金制造中“只有约10%超合金归为成品。”
3D使用公用超级合金,即传承超级合金,迄今没有成功过分变形和缺陷,包括破解和孔片,在整个打印过程都出现在印刷组件中,损耗以这种方式制作的任何组件的强度
率先制造超合金
遗留超值化学成分最优化生成固态对象,结束长过程造冷化或从一系列广度热机工程和机械化中生成,与激光熔化后快速加热和冷却大相径庭诚然,当激光用三维打印将每一层与周围相融合时,新造表面的不同部分将同时存在于所有四种物态中(固态、液态、蒸气态和等离子体)。巨大的温度梯度,介于正在印制的熔化层与下固化层之间,和快速冷却发生确实,正是这种不稳定级添加剂制造,材料受巨型温度梯度约束,这是开发高质量印刷合金的瓶颈
由Alloyed和Innovate UK资助的项目聚集牛津大学的研究人员,包括Roger Reed教授YinodoPanwisas古苏布和D教授麦卡特尼公司工程师 Aloyed有限公司 包括A博士Nemeth博士克拉克博士库德顿团队先行开发3D打印超合金团队不研究强制印制遗留合金材料的方法,而是研究设计新合金,其物属性将最优化地通过添加制造过程并出出传统机器遗留合金强度
‘Alloys-by-design'
研究者搜索这些合金的方法称为“逐项设计”(ABD),这是牛津大学Roger Reed教授首创的计算模拟过程使用方法测试超过1,000万元单片合金 探索素材组成与物素属性之间的关系 以寻找可承受三维打印过程的潜在超合金
性能高超合金关键属性在这一搜索中优先包括抗爬虫性能(受压力和高温影响的物料变形慢长)和不同破解模式(制造期间出现临界缺陷)。优化设计合金打印,这两个属性平衡需要小范围冷温度,减少极用温度破解变形阻抗趋势
模型识别出小范围潜在合金组成,预测这些属性平衡配有这种成分的材料预测具有超值和可打印性理想性研究者继续物理测试这些合金候选者之一,并命名ABDQQ-850AM
测试
测试团队印制新合金小测试块和由两套长期建立并广泛使用超合金制成的块比较(合金称CM247LC和IN939)。
第一项测试比较制造期间不同合金块累积的缺陷表面裂缝使用光学显微镜识别,而团队还使用扫描电子显微镜分析测试块的“微结构”(材料微结构指材料中的原子群如何排列在一起,例如层块、晶片或粒子,并显示材料在极端温度和强力下将如何行为)。调查显示,遗留合金块在打印过程积累了许多破解和缺陷,而ABDQQ-850AM块则“大都免缺陷”。
技术为印刷组件使用各种高性能高要求机器铺路
测试三种印制合金性能时受外部力从环境至1000摄氏度不等的温度约束发现印刷块ABDQQ-850AM性能类似于遗留超合金,直到极高温度接近千摄氏度研究者认为某些属性优化ABDQQ-850AM打印可能导致其在更极端条件下表现不佳具体地说,伽马价格沉淀物水平比遗留合金比较值低。 伽马价格特殊微结构提供大量镍基超合金强度,ABDQQQ-850AM
使用这些结果,他们精炼用于合金逐设计过程的计算机模型,并测试可打印超合金第二迭代法,代名ABD#9900AM并发出异常低级缺陷 ABDQQ-850AM, 显示强和爬虫阻抗力 比第一代超级ABDQQ-850AM
新建合金
生产高质量合金精度形状传统上是一个低效和浪费过程,而先前努力使用3D打印结果合金不可避免低质量此项研究使用合金逐项设计方法证明一种可行方法探索合金组成如何影响其属性,并用于选择合金优化加法制造通过试验合金块块研究团队发现合金组成对使用添加制造可能的生产质量产生强效作用,并按期望设计合金比打印后遗留合金显示结构缺陷类似地,他们的强度测试性能证明这些新合金能高性能要求超合金团队证明高性能超合金现可打印
新建合金ABDQQ-850AM和ABDNQ-9900AM目前由Alloyed生产伙伴AubertDuval制造并出售国际并铺平印刷组件用于各种高性能高要求机器的道路。
个人响应
使用添加式制造会如何影响依赖镍基超合金组件的行业
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设计师的思维从不耗竭, 但它可能受实用知识的限制举例说,喷气引擎当前组件设计根据可行的制造技术优化并开发出添加式制造 由专为技术设计的适当超合金驱动 设想全系统设计大变后到来 精密内部结构可以开发并修改 以更好地分解结构完整性和热管理光量结构开发提高热能和燃料效率,并特别具有超声波航空和航空航天探索的巨大潜力。