賓夕法尼亞大學開發用于美國軍隊的3D打印超韌性鋼的新方法

魔猴君  行業資訊   1349天前

賓夕法尼亞州立大學工程學院的研究人員已獲得美國陸軍的 434,000美元獎勵，用于開發一種優化的3D打印高強度合金的方法。在項目進行期間，該團隊打算使用計算機建模來識別基于激光定向能量沉積（L-DED）的設置，該設置能夠打印出更堅固的金屬并提高材料效率。這種高級鋼可能具有多種與國防相關的應用，從防彈背心到艦船船體的防爆保護。

該項目共同負責人Amrita Basak說：“這些材料是增材制造的全新類別。我們發現的東西可以幫助研究團體進一步追求這一目標，也許陸軍會發現使用這些材料來促進其任務的新方法。”

3D打印的輪式坦克模型。夕法尼亞州立大學的工程師正在開發一種3D打印大幅面軍事部件的優化系統。

賓夕法尼亞州立大學通過iStock，DEVRIMB提供的圖像。

打印零件以進行維修

本質上，美國國防部（DoD）負責協調陸軍，海軍，太空部隊和其他美國軍事組織的活動，包括其支出重點。在此職權范圍內，國防部在將3D打印技術集成到每個部隊的行動中投入了大量資金，并且最近公布了有史以來首次推廣該技術的策略。

在國防應用方面，3D打印作為按需制造備件的一種方式顯示出了特殊的潛力，這可能對戰場上孤立的士兵有利。因此，國防部已委托ExOne開發“便攜式3D打印工廠”，該工廠能夠在世界任何地方生產備件。

同樣，美國陸軍此前已購買了Rize One 3D打印機用于按需生產，并采用了MELD制造技術來維修移動中的軍用車輛。但是，可靠性方面的問題繼續阻止軍方內附加零件的進一步推廣，因為它們通常需要證明是防彈的才能使其在最終使用場景中有用。

為了解決這個問題，美國陸軍研究實驗室（ARL）選擇采用機器學習（ML），以更好地了解零件磨損。例如，ARL最近部署了Senvol的ML軟件來評估3D打印導彈部件的效能，并且使用類似的模擬，賓夕法尼亞州立大學的工程師現在正在尋求對他們基于合金的方法進行認證，盡管適用于大幅面應用。

ARL的目的是使用Senvol的ML算法來開發一種鑒定3D打印導彈零件的方法。通過ARL拍攝的照片。美國陸軍越來越多地使用基于仿真的方法來對3D打印零件進行鑒定，以供在戰斗場景中最終使用。通過ARL拍攝的照片。

賓夕法尼亞州立大學的新穎方法

顯然，堅固的3D打印金屬零件在軍事屏蔽方面具有巨大的潛力，但某些高性能合金可能很難加工。特別是，與常規材料相比，高級鋼更容易開裂，并且焊接性低，從而限制了其與國防相關的應用。

為了解決這個問題，Basak現在打算與該項目的首席研究員托德·帕爾默（Todd Palmer）合作，以開發一種優化的電焊生產工藝。與粉料喂養的機器相反，工程師期望采用基于線材的方法可以使它們使該過程更具成本效益，同時也減少了材料浪費。

根據Palmer的說法，賓夕法尼亞州立大學處于進行研究的獨特位置：“我們圍繞AM的垂直整合是賓夕法尼亞州立大學的真正優勢，我們在實驗方面以及材料，數值方法和機器學習方面都有專家。那就是使我們與眾不同的地方：我們可以將這些人跨學科匯聚在一起。”

在項目本身期間，團隊將設置為使用計算機建模來測試和完善其過程的參數，然后再模擬最終零件的性能。完善后，工程師們將著眼于實際評估他們的方法，使用賓州州立大學的機器創建大幅面的測試零件，并生成實驗數據，這些數據可能被證明對將來的最終軍事用途有用。對于Basak來說，訪問Penn State廣泛的3D打印資源對于證明他們的方法的有效性至關重要。 “在這個項目中，我們正在探索非常大的結構，” Basak總結道。 “如果我們沒有足夠大的3D打印機來創建它們，那么我們將無能為力。但是我們有很多，我們將需要他們全部來成功完成該項目。”

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/xin3Ddayinjishu/40068.html