宾夕法尼亚州立大学工程研究人员致力于优化金属增材制造

宾夕法尼亚州立大学工程研究人员致力于优化金属增材制造

为寻求一种改进的、更便宜的方法来增材制造或3D打印复杂的金属部件,宾夕法尼亚州立大学的研究人员从美国国家科学基金会获得了546806美元的资助。

该项目代表了机械工程系(ME)在增材制造领域的专业知识的最新进展,该专业技术支持研究和教育领域的创新计划。

“这笔赠款将使具有多种不同应用的具有复杂几何形状的高价值组件的制造过程成为可能,” ME管理副主任、该项目的教授兼首席研究员Qian Wang表示。

在为期三年的项目中,Wang的目标是开发用于激光粉末床熔融增材制造(AM)的新模型。这是一类金属增材制造,通常用于制造大型而复杂的零件,例如用于修理军舰的零件。本质上,此过程将金属粉末沉积为薄层,并使用激光将其熔化并融合在一起,重复此过程直到完成工件为止。

尽管AM可以创建这些零件,但该过程既昂贵又耗时,并且常常会导致最终组件有缺陷。Wang说:“您不想使用试错法将它们扔掉。总体目标是提高零件质量和一致性,这将有助于提高金属增材制造的经济竞争力。”

当前,为了避免这些问题,广泛使用的称为有限元的数值模型被用于在计算上增强设计。但是,这种方法很费时间和资源,而且如果需要的话也很难实时调整。Wang说,利用她在动力学和控制方面的背景,她将开发的新模型与有限元模型相比,将以显著降低的计算复杂性捕获过程的基本物理原理

Wang将与应用研究实验室(ARL)的过程物理、分析和工程部负责人Abdalla Nassar密切合作,对所得模型进行测试,以改善制造这些零件时的实时控制。Wang和Nassar将利用宾州州立大学通过直接数字合成技术进行创新材料处理的  中心(CIMP-3D)进行此测试。这种独特的设施将自身描述为具有先进的AM技术部署潜力。Wang说:“通过使用CIMP-3D,我们将能够测试模型。建模还不够。您必须在真实的商业系统上进行演示。”。

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