国防

宾夕法尼亚州立大学将为美国陆军开发3D打印超韧性钢的新方法

基于的研究人员宾州州立工程学院已获美国陆军开发3D印刷高强度合金的优化方法。

在该项目期间,该团队打算使用计算机建模来识别激光定向能量沉积(L-DED)的设置,该设置能够以增强的材料效率打印更强大的金属。这种高档钢材可以具有多种防御相关的应用,从防弹背心到防爆保护海军舰艇的防爆保护。

“这些材料对于添加剂制造来说是一个全新的类别,”该项目的联合首席研究员Amrita Basak说雷电竞充值。“我们的发现有助于研究界进一步研究这一点,也许陆军将发现新的方法来利用这些材料来推进他们的任务。”

在3D打印过程中的轮式坦克模型。
这位艺术家印象中的一个不寻常的坦克。宾州州工程师正在开发一种优化的3D印刷大型军用部件系统。通过iStock,devrimb由Penn State提供的图像。

用于活动服务的打印零件

本质上讲,美国国防部(DOD)协调军队,海军,空间力量和其他美国军事组织的活动,包括其支出优先事项。在这个汇率下,国防部已经在很大程度上投入了将3D印刷集成到每个力量的运营中,最近推出了它的首先是战略推广这项技术。

在防御应用方面,3D打印表明了特定的潜力,作为创建备件的手段,可能对战场上的隔离士兵有利。因此,国防部委托外来开发一个'便携式3D印刷厂','在世界任何地方都能生产备件。

类似地,美国陆军以前也有获得了一个3D打印机的Rize出于按需生产的目的采用融合制造技术在移动中修理军事车辆。然而,通过可靠性的问题继续防止军队内的进一步推出附加零件,因为它们通常需要明显的防弹,以使它们在最终使用场景中有用。

为了解决这个问题,美国陆军的研究实验室(ARL)选择采用机器学习(ML),作为更好地理解部件磨损的手段。例如,ARL最近部署了SENVOL的ML软件评估3D印刷导弹部件的功效宾夕法尼亚州立大学(Penn State)的工程师们现在正试图通过类似的模拟来验证他们基于合金的方法,尽管适用于更大尺寸的应用。

ARL的目标是使用Senvol的ML算法开发一种鉴定3D打印导弹部件的方法。照片通过ARL。
美国陆军越来越多地使用基于仿真的方法来鉴定3D打印部件是否适合在作战场景中最终使用。照片通过ARL。

宾州州的小说方法

很明显,坚固的3D打印金属零件在军事屏蔽方面具有巨大的潜力,但某些性能合金可能难以加工。特别是,与传统材料相比,高等级钢更容易开裂,并且表现出较低的焊接性,从而限制了其国防相关应用。

为了解决这个问题,Basak现在打算与项目的首席研究员Todd Palmer合作,开发一种优化的线材输送制造工艺。与粉末输送机器不同,工程师们预计采用基于线的方法可以使这一过程更经济有效,同时也减少材料的浪费。

据帕默说,宾州州立大学在开展这项研究方面处于独特的有利地位:“我们围绕AM的垂直整合是宾州州立大学的真正优势,”帕默说。“我们有实验方面的专家,也有材料、数值方法和机器学习方面的专家。这就是我们与众不同的地方:我们可以让这些跨学科的人走到一起。”

在项目期间,团队将使用计算机建模来测试和优化其工艺参数,然后再模拟最终部件性能。一旦完善,工程师们将致力于实际评估他们的方法,使用宾夕法尼亚州立大学的机器创建大尺寸的测试部件,并生成可能在未来最终军事场景中有用的实验数据。

对于Basak来说,能够使用宾夕法尼亚州立大学广泛的3D打印资源,将被证明是测试他们方法有效性的关键。“在这个项目中,我们正在探索非常大的结构,”Basak总结道。“如果我们没有足够大的3D打印机来制造雷电竞app下载这些,我们就做不了什么。但我们有很多,我们需要他们所有人来成功完成这个项目。”

L-DED最近的创新

线材馈电DED正迅速成为一种更快、更便宜的替代类似的基于粉末的技术Sciaky已成为该领域的市场领导者之一高沉积速率EBAM 3D打印机雷电竞app下载

该公司经常根据保密协议签订3D打印国防相关部件的合同,但在2017年,该公司选择公开一个项目,该项目看到它制造了一个金属AUV潜艇组件. 在其他地方,EBAM还被用于创建飞机机翼内部结构这反映了线材馈电技术的广泛潜力。

与此相类似,精度的依赖哈德斯菲尔德大学我们正在做一项研究EBAM的潜在替代品作为创新英国- 返所的计划。工程师联合团队本质上是试图开发一种优化的基于EB的过程,推动了该技术的更广泛的行业领养。

同样地,混合制造技术(HMT)也是一个创新的英国项目,它专注于快速跟踪A的研发新型紧凑型送丝系统.一旦新的DED设计就绪,HMT打算使用TWI.纪元线,优化其性能并加速其市场摄取。

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特色图片显示了正在进行3D打印的坦克模型。图片由宾夕法尼亚州立大学通过德夫里姆的伊斯托克提供。