研究员开发出增强金属3D打印部件延展性和韧性的创新SLM方法

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3D虎 2018-04-13 08:21:53 6867
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最近,新加坡的一个研究小组对SLM(选择性激光熔化)3D打印技术进行了一项高级研究,对于使用金属AM工艺的制造项目来说,这些研究结果可能是非常宝贵的。据悉,该项目的研究结果已经发表在NPG亚洲材……

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  最近,新加坡的一个研究小组对SLM(选择性激光熔化)3D打印技术进行了一项高级研究,对于使用金属AM工艺的制造项目来说,这些研究结果可能是非常宝贵的。据悉,该项目的研究结果已经发表在NPG亚洲材料杂志上,标题为“通过选择性激光熔融,同时提高3D打印不锈钢316L的强度和延展性”,论文作者是Zhongji Sun、Xipeng Tan、Shu Beng Tor和Chee Kai Chua。


研究员开发出增强金属3D打印部件延展性和韧性的创新SLM方法


  工程师们探索了一系列不同类型的激光器,以及模拟和测量粉末床的特定几何特征和熔化过程,以便提出一种创新方法来提高SLM技术的效率。他们发现,金属AM部件的延展性和韧性可以通过其晶体结构的过程来加强。


  SLM技术包括一个激光束,通过数字3D模型预编程,用于熔化特定区域的金属粉末,以便将金属颗粒熔合在一起形成特定形状。由于3D打印技术具有在一个阶段自动生成复杂几何图形的潜力,因此无需过多的人工或工具成本,所以这种3D打印技术受到制造商重视。


研究员开发出增强金属3D打印部件延展性和韧性的创新SLM方法


  由于其更高的分辨率和所得部件的强度,SLM优于类似的金属AM工艺。与其他技术相比,尽管其具有强大的优势,但SLM 3D打印在延展性和韧性方面仍然需要改进。通常需要广泛的后处理来提高通过SLM制造的部件的性能,由于内部孔隙、各向异性、缺乏熔合缺陷和其他问题,这些部件可能很强但过分脆化。多年来,工程师一直在试图解决金属3D打印强度和韧性之间的折衷问题。


  该项目试图通过研究使用SLM 3D打印生产的零件的微观结构来解决这个问题。他们发现可以观察到两种不同的晶体学结构,称为<011>和更常见的<001>。前者能够生产出更加坚韧和更具延展性的部件。


  当变形力施加到SLM 3D打印部件时,有两种不同的机制可以使晶体结构变形。一个被称为位错滑动,另一个被称为变形孪生。变形孪生在结构中脱能更好,因此它是延展性和韧性方面的首选机制。发现<011>结构的零件更频繁地表现出这种机制。


  使用复杂的几何熔池和行为模拟,研究人员探索不同的方法来实现所需的晶体学结构。他们发现,更高的激光功率更有可能实现改进的结构,就像更短、更深的熔池一样。


研究员开发出增强金属3D打印部件延展性和韧性的创新SLM方法


  研究人员利用海洋级不锈钢316L(一种用于工业用途和SLM 3D打印的常用材料),能够在原位调整晶体结构以实现改进的性能。在设计具有<011>晶体结构的部件中,延展性和韧性水平高达40%。


  他们的工作指出了SLM 3D打印技术的改进方向,根据研究的建议进行工艺工程。这将改善材料性能,并增加金属AM制造重型承重部件的实施。


延伸阅读:《3D打印+创客教育 让孩子实现真正的“减负”

(来源:3D虎) 关键词: 金属3D打印 3D打印 3D打印技术
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