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美国资助激光金属增材制造开源算法

2015-05-26 09:58
木中君
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  美国通用电气(GE)公司和劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)最近获得美国制造(国家增材制造创新机构)54万美元项目经费,在18个月的项目周期内,开发开源算法,以改进金属零件的增材制造。

  该项目旨在开发和验证软件算法,以使选择性激光熔融(SLM)工艺可以生产高质量的、耐用的金属零件。选择性激光熔融(SLM)是一种基于金属粉末的增材制造工艺,利用高能激光束将金属粉末颗粒融合在一起,逐层生成3D零件。

  目前,对于选择性激光熔融(SLM)尚没有通用的方法能综合减少与该种增材制造工艺方法相关的问题,如:表面粗糙度、残余应力、孔隙率及微观裂纹。不经过工艺优化,这些问题会导致零件不合格。对于航天、能源等行业,零件的失效会引起主要问题,因此强劲的零件对于这些行业而言是至关重要的。

  为了利用选择性激光熔融工艺打印3D零件,用户必须经由光固化文件向打印机输入数据,该光固化文件是欲建造零件的数字化3D表示。理想情况下,将光固化文件发送给任意的3D打印机,该3D打印机将打印出尺寸和材料性能一致的零件。目前,这种情况尚未实现。一定程度上是因为光固化文件初始转化期间出现错误,需要用户填补丢失的信息,并规定所使用的粉末材料的类型。问题更复杂的是,传统打印机设计没有考虑到粉末的热性能,以同样的方式对待每一层粉末。而在一个理想的系统中,由于逐层建造过程中粉末环境在发生变化,因此不同的层需要采用不同的激光扫描速度和功率。

  商用选择性激光熔融设备不允许使用特定的工艺参数信息和刀具路径,这限制了研究人员进行可控的验证性试验的能力,这种验证性试验可支持建模工作和工艺开发。通用电气(GE)公司和劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的合作将在数台研究型设备上进行新协议验证,为更为稳健的工艺控制和优化策略奠定基础。

  如果能够通过告知设备针对每一层最佳加热和熔融的正确的激光参数来处理3D零件,那么将使得整个制造过程更为稳健和高效。

  借助劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的高性能计算能力及其在激光领域的专长,合作双方正在开发与生产金属零件的所有3D打印机匹配的软件算法。新软件将能够控制扫描激光的参数、粉末特征及被打印的零件的形状。

  目前有许多选择性激光熔融(SLM)设备,但是没有一种通用软件允许SLM设备生产材料性能一致的标准零件。由于软件将可供公众利用,研究人员希望为增材制造行业带来更多的突破。研究人员称只要降低准入门槛,他们能够帮助美国公司、大学和研究实验室进一步推进增材制造。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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