LLNL zapewnia aktualizację w zakresie wspólnych badań nad tym, dlaczego błędy występują w procesach drukowania metalu 3D

Biuro Zaawansowanej Produkcji Energetyki i Energii Odnawialnej DOE (EERE) finansuje wieloletnią współpracę między trzema laboratoriami, będącą pochodną corocznego Wielkiego Szczytu Pomysłów Laboratoriów (BIS), który ułatwia strategiczne planowanie techniczne i współpracę poprzez krajowy kompleks laboratoryjny.

Przyjęcie metalowego druku 3D było powolne w wielu branżach, takich jak przemysł lotniczy i motoryzacyjny, ponieważ jakość części i certyfikacja nie mogą być niczym mniej niż doskonałe dla tych kluczowych części. Naukowcy z LLNL przeprowadzili wiele eksperymentów, aby wyciągnąć osłony z wielu skomplikowanych mechanizmów, które mogą powodować defekty w metalowych częściach, a najnowsze z SLAC i Ames to bardziej bezpośrednie zbadanie, które czynniki w szczególności prowadzą do tych wad, oraz jak uniknąć tych wad.

"To naprawdę fajny zespół, ponieważ każdy z partnerów wnosi siłę. Zespół buduje zdolność, która jest nieco wyjątkowa i dostarcza informacji, których nie można uzyskać w żaden inny sposób - powiedział o tym projekcie Tony Van Buuren, zastępca lidera działu S & T w dziale LLNL ds. Materiałów. "Wspólnie wprowadzamy diagnostykę, kręcimy się w nauce i odkrywamy zdolność spojrzenia na nowe materiały."

Główny autor Nick Calta zaprojektował i zbudował przenośną maszynę diagnostyczną, która jest w stanie sondować pulę roztopów . Urządzenie i metoda zostały przetestowane i ocenione w LSAC Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, a zespół Calta był w stanie z powodzeniem obserwować dynamikę puli stopu pod powierzchnią.

"Zdecydowana większość diagnostyki wykorzystuje światło widzialne, które są niezwykle przydatne, ale także ograniczone do analizy powierzchni części. Jeśli chcemy naprawdę zrozumieć proces i zobaczyć, co powoduje usterki, potrzebujemy sposobu, aby przeniknąć przez próbkę. Ten instrument pozwala nam to zrobić ", powiedziała Calta.

Calta wyjaśniła, że ​​zespołowi ds. Współpracy trudno jest zbudować przenośną maszynę do diagnostyki in situ na agresywnej osi czasu. Najpierw naukowcy z LLNL musieli przetransportować urządzenie do SLAC i użyć synchrotronu do wytworzenia strumienia promieniowania rentgenowskiego i wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich, które były potrzebne do zbadania próbek, które dostarczają użytecznych danych na temat dyfrakcji rentgenowskiej i obrazowania, więc badacze mogli zobaczyć, jak metal zestala się, co pomaga określić siłę części. Ale już teraz czerpią korzyści z tej ciężkiej pracy i zbierają sięprzydatne dane, które nadal analizują

fizyk LLNL i lider grupy Laser Materials Science, Ibo Matthews, który ma wieloletnie doświadczenie w opracowywaniu eksperymentów, aby zrozumieć fizykę stojącą za LPBF, powiedział: "Dostajemy informacje o strukturze puli stopu i o tym, co może pójść źle podczas kompilacji. Pióropalność utworzona przez laser ogrzewający basen roztopiony może tworzyć kieszenie i pory. Te wady porowe mogą służyć jako koncentratory stresu i zagrażać właściwościom mechanicznym części. "

Ponieważ zespół był w stanie rzeczywiście zobaczyć warstwy utworzone w basenie roztopionym i porównać zdjęcia rentgenowskie do symulacji , Matthews powiedział, że są w stanie potwierdzić prognozy, w jaki sposób lasery mogą tworzyć defekty poprzez jego smugę gazu, ścieżkę i gromadzenie się ciepła. Jeśli połączą te nowe informacje z modelowaniem w ciągłych eksperymentach, poprawa i zaufanie do metalowych części drukowanych 3D może wzrosnąć.

"Sukces pozwoliłby nauczyć się więcej o fizyce w sposób, który pozwala nam modyfikować proces, aby uniknąć defektów . Jak na razie otrzymujemy obiecujące wyniki "- wyjaśnia Calta. "Chcemy nadal optymalizować instrument i stosować go w różnych systemach materiałowych. Mamy już ogromną wiedzę opartą na danych optycznych, dzięki czemu możemy rozgałęziać i uzupełniać tę wiedzę. "

" Nie można stwierdzić, co znajduje się w pudełku, patrząc poza pole. Celem tego projektu jest przyspieszenie wprowadzania dodatkowej produkcji (AM) dla komponentów metalowych w całym sektorze wytwórczym poprzez opracowanie zaawansowanych narzędzi in-situ, aby umożliwić szybki rozwój procesu komponentów AM "- powiedział Van Buuren. "Dzięki nowym materiałom nie rozumiemy jeszcze właściwości i musimy mieć możliwość spojrzenia na proces w czasie rzeczywistym. To trochę inny punkt widzenia niż to, co zwykle robimy w laboratorium. Chcemy budować potencjał, który przemysł będzie wykorzystywał i wykorzystywać. "

Zespół ma nadzieję dodać diagnostykę optyczną, która jest często wykorzystywana na komercyjnych maszynach, aby pomóc skorelować się z obrazowaniem rentgenowskim. / p>

Współautorzy artykułu "Instrument do obrazowania rentgenowskiego in situ z dyfrakcją i dyfrakcji procesów produkcji dodatków fuzji laserowej w proszku", w tym: