In einem von China und den USA gemeinsam entwickelten Projekt entdeckten Forscher die „Geschwindigkeitsgrenze“ des 3D-Drucks mit Pulverbettfusion (PBF), bei der die Möglichkeit von Defekten in Teilen geringer ist.

Durch Röntgenbeobachtungen fand das Team heraus, dass während des PBF-Prozesses die Laserwirkung J-förmige Blasen auf der Oberfläche des Objekts bildet. Wenn diese Metallpools reißen, breiten sich die Defekte in das wiederverfestigte Metall aus, wodurch Hohlräume entstehen, wodurch die strukturelle Integrität des Produkts beeinträchtigt wird.

Am Ende stellten die Wissenschaftler fest, dass bei einer zu geringen Geschwindigkeit des Lasers beim Scannen des gesamten Pulvers die Legierung überhitzt, sodass es eine "sichere Geschwindigkeit" gibt, oberhalb derer hochwertige Teile hergestellt werden können.

"Sie können sich eine Grenze als Geschwindigkeitsbegrenzung vorstellen, was das Gegenteil von Autofahren ist", sagte Anthony Rowlet, der die Zeitung schrieb. "Mit abnehmender Geschwindigkeit wird es gefährlicher. Unterschreitet man das Tempolimit, dann hat man mit ziemlicher Sicherheit Defekte." „Solange man sich von der ‚Gefahrzone‘ fernhält, ist das Risiko, einen Defekt zu hinterlassen, sehr gering.“

Das gemeinsame Forschungsteam stellte fest, dass die langsame Laserscanning-Geschwindigkeit zur Bildung eines schmalen J-förmigen Lochs führte (im Bild).

Optimieren Sie den Metall-3D-Druckprozess

Obwohl PBF das am häufigsten verwendete additive Fertigungsverfahren für Metalle ist, produziert es normalerweise Teile mit Poren (oder kleinen Lücken und Hohlräumen), die seine Leistung beeinträchtigen können. Infolgedessen wurde viel geforscht, um zu bestimmen, wie diese Löcher gebildet werden, insbesondere um das Erscheinungsbild von "Schlüssellöchern" zu kontrollieren.

Die Keyhole-Porosität bezieht sich auf die tiefen Löcher, die durch die schnelle Verdampfung von Metall während des Druckprozesses entstehen, wodurch das umgebende geschmolzene Material nach unten gedrückt wird. Obwohl dieses Phänomen die Lasereffizienz verbessern kann, wellt sich die Wand des Schlüssellochs manchmal und kollabiert, wodurch Defekte in der erstarrten Legierung eingeschlossen werden.

Eine der Möglichkeiten, wie Benutzer versuchen, Lücken zu vermeiden, ist das Power-Velocity (PV)-Mapping, ein Prozess, der die Druckqualität mit den Systemparametern korreliert. Bisher war es jedoch schwierig, reproduzierbare "Porengrenzen" zu finden, um die Prozessbedingungen zur Herstellung von vollständig dichten Teilen von Teilen mit Löchern zu trennen.

Festlegen der „Geschwindigkeitsbegrenzung“ des 3D-Drucks

Um einen wiederholbaren Prozess zu etablieren und die PV-Karte zu vervollständigen, setzten die Wissenschaftler Hochgeschwindigkeits-Röntgenbildgebungstechnologie ein, um den Ursprung des Schlüssellochs und seine anfängliche Bewegung zu untersuchen. Die Forscher fanden direkt heraus, dass eine Verringerung der Scangeschwindigkeit des Lasers zu einer Zunahme der maximalen Porengröße führte, die sie beobachteten.

Weitere Tests zeigen, dass die Bildung von Hohlräumen hauptsächlich auftritt, wenn das J-förmige Schlüsselloch in Blasen "eingeklemmt" wird und deren Kollaps die Erzeugung von akustischen Stoßwellen verursacht. Diese Kräfte drücken das Loch effektiv vom Schlüsselloch weg und betten es in das wiederverfestigte Metall ein, wodurch seine Integrität geschwächt wird.

Interessanterweise entdeckten Wissenschaftler auch, dass Schlüssellöcher nur unter bestimmten Bedingungen überleben können und niedrigere Scangeschwindigkeiten normalerweise zur Bildung von schmalen Pinholes führen. Diese tieferen Hohlräume neigen dazu, sich schnell aufzuheizen, und wenn sie zusammenbrachen, beobachteten sie verstärkte Wellen, die die Tröpfchen weiter weg brachten.

Die Ergebnisse der Forscher zeigten schließlich einen unerwartet glatten Zusammenhang zwischen Scangeschwindigkeit und Schlüssellochtiefe, was eine klar definierte untere Geschwindigkeitsgrenze darstellt. Durch die Festlegung des optimalen Parametersatzes ist es nach Ansicht der Wissenschaftler nun möglich, die Ursache des Verstoßes erfolgreicher zu identifizieren und zu verhindern.

Die Vermeidung von Fehlern beim Metall-3D-Druck war schon immer Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung, und Forscher haben mehrere Lösungen gefunden.

Wissenschaftler des Argonne National Laboratory und der Texas A&M University haben die ML-Methode verwendet, um eine Verbindung zwischen der thermischen Vorgeschichte eines Teils und der Bildung von Oberflächendefekten während der PBF herzustellen. Das Team verwendete auch Röntgenstrahlen, kombinierte sie jedoch mit einer Seitenkamera, um die erforderlichen Echtzeitdaten zu sammeln.

In ähnlicher Weise hat ein Forscherteam des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) einen Weg entdeckt, um Defekte in 3D-gedruckten Metallteilen zu reduzieren. Durch die Kontrolle der "Ausbreitung" von unerwünschten Substanzen können Wissenschaftler jegliche Wechselwirkungen von losem Pulver mit frisch geschmolzenen Substanzen reduzieren.

An anderer Stelle hat ein anderes Team von Texas A&M eine Methode zum 3D-Drucken von Stahl entwickelt, die völlig ohne Porosität ist. Forscher haben effektiv eine Reihe von SLM-Parametern entwickelt, die die Zugfestigkeit von niedriglegiertem Martensit (AF9628) höher als die von fast jeder anderen Legierung machen.

Link zu diesem Artikel: 3D-Druck "Geschwindigkeitsbegrenzung" kann die Erfolgsrate von Produkten erheblich verbessern

Nachdruck-Erklärung: Sofern keine besonderen Hinweise vorliegen, sind alle Artikel auf dieser Seite Originale. Bitte geben Sie die Quelle für den Nachdruck an: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® bietet eine vollständige Palette von Custom Precision CNC-Bearbeitung China Dienstleistungen.ISO 9001:2015 & AS-9100 zertifiziert. Großserienbearbeitung Hersteller von medizinischen Taschen und bietet 3D-Design, Prototypen und globale Lieferdienste an. Bietet auch Hartschalenkoffer, halbhartes EVA, weich genähte Koffer, Beutel und mehr für OEMs. Alle Koffer werden nach Spezifikation mit unendlichen Kombinationen von Materialien, Formen, Taschen, Schlaufen, Reißverschlüsse, Griffe, Logos und Zubehör. Stoßfeste, wasserdichte und umweltfreundliche Optionen. Medizinische Teile, Notfallmaßnahmen, Elektronische Teile, Unternehmens-, Bildungs-, Militär-, Sicherheits-, Sport-, Outdoor- und Bauindustrie. Die Dienstleistungen umfassen Gehäusekonzeptberatung, 3D-Design, Prototyping, Rototyping,CNC Bohren Dienstleistungen und Fertigung.Erzählen Sie uns ein wenig über das Budget Ihres Projekts und die voraussichtliche Lieferzeit. Wir werden mit Ihnen Strategien entwickeln, um die kostengünstigsten Dienstleistungen zu erbringen, damit Sie Ihr Ziel erreichen. Sie können uns gerne direkt kontaktieren ( sales@pintejin.com ).