關(guān)于增材制造，近期動態(tài)多則
2023-12-20 來源：機(jī)床協(xié)會 作者：-
1. 航空增材制造技術(shù)中的跨尺度力學(xué)研究進(jìn)展
近日，來自中國航空研究院的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在《航空材料學(xué)報》期刊發(fā)表《航空增材制造技術(shù)中的跨尺度力學(xué)研究進(jìn)展》一文，針對增材制造工藝所產(chǎn)生的各類不均勻微結(jié)構(gòu)進(jìn)行及其所帶來的跨尺度力學(xué)性能特性進(jìn)行了綜述。
該文分別介紹了不同尺度下典型微結(jié)構(gòu)特征，這些微結(jié)構(gòu)特征尺度從大到小分別為堆疊方向與掃描平面的各向異性、掃描平面內(nèi)的魚鱗紋樣、匙孔和偏析等微觀缺陷、晶粒的邊界與取向、晶格的缺陷等。這些微結(jié)構(gòu)是影響增材制造金屬材料性能、各向異性以及分散性的重要原因之一。而一些研究表明，由于金屬塑性變形機(jī)制由位錯主導(dǎo)，而微觀結(jié)構(gòu)往往會限制位錯運(yùn)動，因此這些微觀不均勻結(jié)構(gòu)并非總是不利于材料的力學(xué)性能：在剛度、強(qiáng)度、硬度方面，增材制造的金屬材料能夠達(dá)到甚至超越傳統(tǒng)制造的材料，這也符合金屬材料的相增強(qiáng)規(guī)律。
因此，文章就這一現(xiàn)象的理論方法與研究做了進(jìn)一步回顧，并提出增材制造金屬材料有望進(jìn)一步提高其強(qiáng)韌性能的機(jī)理和途徑，從而促進(jìn)金屬增材制造工藝在航空結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，并展望了該方向的理論與方法的發(fā)展。
2. 鉑力特BLT-A400 3D打印設(shè)備助力用戶業(yè)務(wù)升級
深圳嘉立創(chuàng)科技集團(tuán)股份有限公司是一家集電子和機(jī)械產(chǎn)業(yè)一站式服務(wù)于一體的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商，為了更好地滿足用戶“快交付、高品質(zhì)、定制化、一站式”的需求，引入了鉑力特BLT-A400 金屬3D打印設(shè)備。設(shè)備投產(chǎn)后，在3D打印質(zhì)量、生產(chǎn)效率、良品率、交付周期等方面有了較大提升，目前產(chǎn)品尺寸精度能保持在±0.2mm以內(nèi)，通過優(yōu)化成形參數(shù)可使產(chǎn)品表面質(zhì)量維持在Ra2-16之間，符合工藝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。基于鉑力特針對不同打印材料特性提供的支撐模板，產(chǎn)線生產(chǎn)效率提升了30%。生產(chǎn)中，針對薄壁、鏤空等不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，鉑力特專門匹配了對應(yīng)的成形工藝參數(shù)包，產(chǎn)品良品率高達(dá)97%。
3. 西安交大：增強(qiáng)鈦纖維能有效提升DED增材制造Al5183鋁合金的力學(xué)性能
為了改善增材制造的Al5183鋁合金的力學(xué)性能，西安交大方學(xué)偉副教授及其團(tuán)隊(duì)在增材制造頂刊Additive Manufacturing期刊上發(fā)表題為《鈦纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料增材制造工藝研究》的科研文章。
該研究團(tuán)隊(duì)首次利用基于金屬線的定向能量沉積弧制造（DED-arc），采用雙線供給系統(tǒng)制造了鈦纖維增強(qiáng)鋁（TFRA）組件。通過精確控制鈦合金線的供給路徑和電弧熱輸入，保持了鈦纖維的固態(tài)狀態(tài)。鈦合金線與鋁合金基體之間的界面厚度約為3-10µm，具有漸變的化學(xué)成分過渡，沒有明顯的裂紋傾向。
結(jié)果顯示，與沒有增強(qiáng)纖維成分的鋁組件相比，添加10.5%體積分?jǐn)?shù)的鈦纖維之后，鈦纖維增強(qiáng)鋁組件的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別提高了124%和33%。同時，其沖擊能量從原始值的7.9 J增加到18.0 J，增加了128%。
4. 德國太空飛機(jī)用AS-1增材制造發(fā)動機(jī)首次點(diǎn)火試車成功
當(dāng)?shù)貢r間2023年11月22日，德國航空航天初創(chuàng)企業(yè)POLARIS公司的增材制造AS-1發(fā)動機(jī)首次點(diǎn)火試車成功。POLARIS將AS-1發(fā)動機(jī)安裝到MIRA驗(yàn)證版太空飛機(jī)上，預(yù)計(jì)在今年年底首次使用AS-1發(fā)動機(jī)飛行。
據(jù)悉，AS-1發(fā)動機(jī)是2023年10月初由德國增材制造制造商AM Global提供的2臺之一，用于MIRA太空飛機(jī)的飛行測試。該發(fā)動機(jī)的主要材料是Inconel合金。
POLARIS公司正在開發(fā)一系列l(wèi)inear aerospike火箭發(fā)動機(jī)，為其太空飛機(jī)提供動力。該公司表示，與傳統(tǒng)火箭發(fā)動機(jī)相比，這種發(fā)動機(jī)有望顯著提高效率。POLARIS公司認(rèn)為，憑借3D打印的最新進(jìn)展，它可以克服發(fā)動機(jī)的一些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，特別是如何冷卻發(fā)動機(jī)。
POLARIS公司于今年4月份獲得了一份德國軍事合同，研究在航天飛機(jī)演示機(jī)中使用linear aerospike火箭發(fā)動機(jī)的潛力。正在開發(fā)的linearaerospike發(fā)動機(jī)可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)和機(jī)身集成，實(shí)現(xiàn)太空飛機(jī)的扁平翼設(shè)計(jì)。
5. 破解3D打印困境，通過算法對增材制造零件微觀結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性進(jìn)行預(yù)測
激光粉末床熔融（L-PBF）可以很好地控制零件的幾何形狀，對于制造小批量的復(fù)雜零件來說是一項(xiàng)有吸引力的技術(shù)。然而，即使使用恒定的加工條件（激光功率、掃描速度等），零件幾何形狀和掃描路徑的相互作用也會改變3D打印材料所經(jīng)歷的復(fù)雜條件。這些復(fù)雜條件的差異可能導(dǎo)致不同的凝固微觀結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力分布以及其他可能影響零件性能的因素。
在ORNL橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室最近發(fā)表在《增材制造》雜志上的論文“利用數(shù)字線程對增材制造零件中基于物理的微觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性進(jìn)行預(yù)測”中，展示了一種經(jīng)過驗(yàn)證的計(jì)算方法來預(yù)測不銹鋼316-L零件中不同區(qū)域凝固條件的影響。
6. 3項(xiàng)增材制造項(xiàng)目獲得中國技協(xié)2023年職工技術(shù)成果特等獎
近日，中國職工技術(shù)協(xié)會宣布了61個項(xiàng)目獲得2023年職工技術(shù)創(chuàng)新成果特等獎，其中包括3個增材制造項(xiàng)目，分別是：北京動力機(jī)械研究所的《激光增材制造密集狹長流道質(zhì)量可靠性提升技術(shù)》，中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司的《增材制造復(fù)雜微細(xì)內(nèi)流道表面光整技術(shù)及裝備開發(fā)》，以及易加三維增材技術(shù)（杭州）有限公司的《多激光大尺寸選區(qū)熔化增材制造裝備及應(yīng)用》。
（來源：3D科學(xué)谷等公開信息 摘編整理：張芳麗）
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