研究

核研究人员确定了DED 3D打印层的“临界沉积高度”

双方的合作澳大利亚核科学和技术组织(安斯托),印度理工学院孟买校区(IIT孟买),以及莫纳什大学发现了DED 3D打印涂层中应力的完美平衡。作为一个理论模型,DED层的临界沉积高度是提高使用3D打印修复的部件寿命的一个步骤。

3D打印维护和维修

定向能量沉积(DED)和激光金属沉积(LMD)等相关技术是为共形表面上的金属3D打印而设计的,通常用于部件修复。

新墨西哥总部奥托梅克是DED技术的商业供应商之一,以及Trumpf在德国,英国的TWI,和法国公司,这是最近被AddUp收购

在一个案例中,来自罗切斯特理工学院(RIT),纽约,一台用Optomec镜头引擎改装的数控机床被用来更换损坏机器齿轮的轮齿.另一个例子,在墨尔本皇家理工大学(RMIT)正在申请DED飞机维修

印度理工学院孟买分校的拉梅什·辛格教授解释说:“定向能沉积法在航空航天部件、模具和模具的修复和再制造方面具有巨大潜力,这些部件、模具和模具因循环热机械载荷而受损。”。

然而,沉积层中存在的拉伸残余应力将降低修复部件的疲劳寿命

消除拉伸残余应力

残余应力以拉伸残余应力和压缩残余应力的形式存在,拉伸残余应力对整个零件的完整性有害,而压缩残余应力反过来对结构有利。

这两种类型都可以使用热机械性能的理论模型进行估算。然而,ANSTO合作研究发现,在基板和沉积层之间,此类模型通常高估拉伸应力,而低估压缩应力。

显示拉应力和压应力之间差异的图表。通过Murat-Deveci/FocalSpec Oy拍摄的图像
显示拉应力和压应力之间差异的图表。通过Murat-Deveci/FocalSpec Oy拍摄的图像

为了支持预测残余应力的热力模型,研究人员采用了x射线衍射系统. 无损检测(NDT)的一种方法,这些x射线用于验证基底和3D打印层或涂层中的残余应变。

“使用科瓦里应变扫描仪,我们能够识别沉积层中的三轴残余应力,这验证了模型预测的位置,”ANSTO研究科学家和工业联络经理Anna Paradowska博士解释道。有了这些数据,研究小组能够确定“临界沉积高度,确保沉积层中的压缩残余应力。”

正如研究摘要中进一步解释的,“任何较低的沉积高度都将导致拉伸残余应力,而较高的沉积高度将导致过度稀释(基板熔化)。”

确定DED层/包层中临界沉积高度的方法。通过科学报告获取图像
确定DED层/包层中临界沉积高度的方法。通过科学报告获取图像

优化添加剂制造雷电竞充值

利用x射线衍射方法改进金属3D打印工艺的其他项目包括美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)国家加速器实验室还有英国激光增材制造AMAZE项目雷电竞充值

Paradowska博士强调了本文讨论的研究,他说:“理解应力并能够预测它们对于加性制造业非常重要。[这个]经验证的模型非常有益,因为使用该模型进一步优化制造过程将具有成本效益并节省时间。”雷电竞充值

ANSTO、IIT Bombay和Monash的最新发现发表在科学报告日报》。这篇题为《通过激光添加剂制造实现可持续修复的临界沉积高度雷电竞充值合著者包括Santanu Paul, Ramesh Singh, Wenyi Yan, Indradev Samajdar, Anna Paradowska, Khushahal Thool和Mark Reid。

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特色图片显示了科瓦里应变扫描仪。照片通过ANSTO

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