Können Physiker Ingenieure beweisen, dass 3D-gedruckten Metallteile sicher sind?
Es ist nicht zu leugnen, dass 3D-Druck ist eine schnelle und effektive Weg, um neue Objekte zu bauen, sondern die meisten Ingenieure zaghafte Schritte zu seiner Masse Annahme weil die Ergebnisse bewiesen sind nicht wirklich robust sein. Nun hoffen Physiker, sie ein für allemal zu überzeugen.
Die häufigste Form des 3D-Drucks für reale Anwendungen ist selektive Laser-schmelzen. Das Verfahren sieht eine feine Schicht von Metallpulver auf einer beweglichen Plattform verteilt. Hochleistungs Laser oder Elektronenstrahlen werden verwendet, um gezielt bestimmte Bereiche der Ebene, schmelzen die rasch abkühlen und erstarren. Die Plattform wird verschoben, mehr Pulver hinzugefügt, und der Vorgang wiederholt, bis ein vollständiges Objekt entsteht.
Die daraus resultierenden Bauteile können schneller und mit größerer Komplexität, als herkömmliche Techniken produziert werden. Kein Wunder also, das wie GE, NASA und Boeing sind alle mit der Technik zu experimentieren. Aber, wie Wayne King des Lawrence Livermore National Laboratory in einer Pressemitteilung, "wollen wir in kritischen Anwendungen legen sie müssen Qualitätskriterien erfüllen", erklärt – und derzeit nicht jeder ist davon überzeugt.
Nun wurden König und Forscherkollegen aus dem Labor eine Papier in Angewandte Physik Bewertungen veröffentlicht, die Modelle der Serie zu beschreiben, wie die Technik funktioniert präzise Physik legt. Die Idee ist, besser zu verstehen, wie der Prozess überhaupt verhält sich zu entwickeln, aus mikroskopischen schmelzen und den Zusammenhalt der Metallpulver, die Volumeneigenschaften des letzten Objekts Schuppen auf.
Die Modelle ermöglichen Ingenieuren, den Stress und die Wärmeentwicklung während des Herstellungsprozesses, um helfen zu verstehen, was passiert mit dem Metall während des Prozesses zu berechnen. Dies sollte ihnen erlauben um zu erarbeiten, wie subtil Anomalien in der Druckerei zu Teile, die Fehler enthalten, die gehen kann zum Ausfall führen können – und entscheidend ist, herauszufinden, wie es in der Zukunft verhindern.
Wiederum, die Forscher hoffen, dass die Modelle sorgfältig tune Ingenieure mehr Dinge wie Laserleistung, Geschwindigkeit, Strahlgröße. Das sollte ihnen, Produkte zu entwickeln, die sie so zuversichtlich, in feindliche, realen Situationen als konventionell gefertigten Teile zu verwenden sind. Wenn Ingenieure überzeugt sind, konnten wir einen deutlichen Wandel in der Annahme des 3D-Drucks in Branchen wie Luft-und Raumfahrt sehen.
"Wir wollen Zertifizierung und Qualifizierung, nutzen Sie die Flexibilität dieses Metalls gibt uns, additiver Fertigung zu beschleunigen", erklärt König in einer Pressemitteilung. "Im Idealfall... Pflanzen möchten bauen einem Teil am Montag, die qualifiziert werden können und auf der gleichen Maschine auf Dienstag Build einen anderen Teil, die auch qualifiziert werden können... Wir reden immer an den Ort "Druck für Metall drückst du" zu sagen."
[Angewandte Physik Bewertungen über Lawrence Livermore Institut]
Bild von Sandia Labs