슬롯 커뮤니티 추가

Diana Lados는 그녀와 그녀의 학생들 (시계 방향, 왼쪽부터 PhD 후보자 Joshua Morales, Anthony Spangenberger 및 Yuwei Zhai)의 Diana Lados가 3D 인쇄 된 샘플 Lados가 보유하고있는 것과 같이 부가 적으로 슬롯 커뮤니티 된 부품입니다.

슬롯 커뮤니티제 제조에는 여러 가지 이점이 있습니다.슬롯 커뮤니티 Diana, PhD, 기계 공학 부교수 및 WPI의 이사통합 재료 설계 센터(IMDC)는이 기술이 부품을 더 빠르게 생산하고 기존의 캐스팅 및 단조 방법보다 훨씬 더 복잡한 기하학을 제작하면서 에너지를 덜 소비하고 덜 폐기물을 생성 할 수 있다고 말합니다. 그리고Richard Sisson, PhD, George F. Fuller 기계 공학 교수 및 WPI의 이사슬롯 사이트 공학 석사 | 우스터 폴리 테크닉 연구소and슬롯 게임 과학 및 공학 | 우스터 폴리 테크닉 연구소프로그램, 프로그램, 자동차 엔진 블록과 같이 수천 대에 의해 생산 해야하는 큰 부품은 항상 큰 용서로 만들어 질 것입니다. 부가 슬롯 커뮤니티는 기존의 수단으로 슬롯 커뮤니티하는 데 매우 비싼 소규모 부품을 생산하는 데 우수한 방법입니다..

예를 들어, 제트 엔진의 단일 교체 부품을 위조하는 것은 몇 달이 걸리고 10 만 달러 이상이 소요될 수 있으며, 전송 케이스를 던지기 위해 죽는 데 드는 비용은 백만 달러가 넘는 비용이들 수 있습니다.이 사실은 전문 지식을 빌려주고 MPI와 IMDC를 지원하는 많은 기업이 왜 슬롯 커뮤니티에 관심을 보였는지 설명하는 데 도움이되는 사실입니다. 이 기술은 또한 생의학 산업에 상당한 관심의 특징 인 개별적으로 맞춤화 된 부품을 허용합니다. 예를 들어, 현재와 같이 좁은 범위의 표준 크기로 선택되지 않고 환자의 해부학에 맞게 조정할 수있는 무릎 또는 고관절 임플란트를 상상해보십시오..

그러나 금속이있는 슬롯 커뮤니티제 제조가 일반화되기 전에 많은 작업이 남아 있습니다. 우선, 연구자들은 다른 슬롯 커뮤니티제 제조 공정에서 만든 부분에서 보는 독특한 미세 구조를 더 잘 이해해야합니다. 또한 이러한 고유 한 미세 구조가 다른 특성을 야기하는 방법과 이러한 특성이 성능에 어떤 영향을 미치는지 결정해야합니다. 그래야만 특정 운영 조건 하에서 특정 자료가 어떻게 행동 할 것인지 예측할 수있을 것입니다.

Richard Sisson Directs미 육군이 자금을 지원하는 다년간 프로젝트“경계선”슬롯 커뮤니티제 제조 도구 인 Cold Spray로 만든 부품의 특성을 이해하고 예측하는 것을 목표로합니다. PhD 후보 인 Baillie McNally와 함께, 그는 표면에서 X- 레이를 튀어 나와 금속의 나노 스케일 특성을 드러내는이 X-Ray 회절 계수를 포함하여 정교한 악기를 사용하여 부품을 분석합니다..

분말 또는 와이어가 원래 제조되는 방식부터 가열 된 방식으로 가열되고 냉각되는 방식에 이르기까지 고려해야 할 것이 많습니다. 그리고 특성 자체는 강도와 연성에서 피로 수명, 부식성 및 다공성에 이르기까지 다양하며, 그 중 하나는 특정 응용 분야에 중요 할 수 있습니다. 예를 들어, 다공성은 항생제에 담그거나 성장하는 세포로 사용될 수있는 뼈 임플란트를 제조하는 데 중요합니다. 그러나 특정 슬롯 커뮤니티제 제조 공정에서 다공성이 어떻게 진화하는지에 대해 더 많이 알지 못하면 모델을 모델링하고 예측하는 방법을 정확히 알기가 어렵습니다. 여기에 배치 된 모든 레이어가 그 아래의 층에 영향을 미치고 매우 복잡한 그림이 있다는 사실을 추가하십시오.

지난 몇 년 동안 Rick Sisson은 콜드 스프레이로 생성 된 재료의 특성과 성능을 이해하고 예측하기 위해 데이터베이스 및 계산 모델을 개발해 왔으며, 이는 현재 "테두리 부가 부품"프로세스라고 부릅니다. 현재 처음부터 새로운 부품을 구축하는 것이 아니라 코팅 및 수리에 사용되기 때문입니다. (그의 연구에 대한 자금은 미 육군 연구소와의 수백만 달러 계약에서 비롯된 것인데, 현재 콜드 스프레이를 사용하여 헬리콥터의 마그네슘 기어 박스를 수리하기 위해 콜드 스프레이를 사용하고 슬롯 커뮤니티제 제조를 사용하여 첨단 제조를 사용하고자합니다. 3D 금속 프린팅은 콜드 스프레이와 동일한 알로이드를 많이 사용한다는 사실을 완전히 다르게 처리한다는 사실은 완전히 다릅니다. 따라서 Sisson과 그의 동료들은 현재 분말 및 와이어 기반 인쇄와 같은 추가 제조 공정과 관련하여 정확히 동일한 작업을 수행하고 있습니다. "인생의 목표는 이러한 재료의 속성과 성능을 이해하기위한 모델을 개발하는 것입니다."라고 그는 말합니다..

슬롯 커뮤니티제 제조 층별로 금속 부품 층을 구축합니다. 레이어를 입금하는 데 사용할 수있는 여러 가지 방법이 있습니다. 직접 금속 레이저 소결 (왼쪽)에서 레이저는 동력 금속 층을 녹입니다. 전자 빔 자유형 제조 (중간)를 사용하면 전자 빔을 사용하여 와이어가 용융됩니다. 증착 된 층은 오른쪽의 샘플 (Diana Lados의 재료 테스트 실험실에서)에있는 타이타늄-알루미늄 합금의 레이저-엔지니어링 순 성형으로 퇴적되는 샘플에서 명확하게 볼 수 있습니다.

Diana Lados는 특히 기술이 고질성 응용 분야에 진출 할 때 부가 적으로 제조 된 금속 부품의 고유 한 특성과 동작을 더 잘 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 2011 년부터 그녀와 그녀의 IMDC 협력자들은 운송 산업의 중요한 구조적 구성 요소를 추가로 제조하고 수리하는 데 도움이되는 실험 방법, 부동산 데이터베이스 및 계산 도구를 개발해 왔습니다. 무엇보다도, 슬롯 커뮤니티제 제조 공정으로 만든 다양한 합금이 반복적 인 하중 하에서 피로 또는 균열을 어떻게 조사했는지를 조사했습니다. Lados가 항공 우주 및 자동차 산업을위한 기존 제조 및 냉간 스프레이 금속 성분에서 광범위하게 연구 한 현상입니다. (피로는 금속의 기계적 실패의 주요 원인이므로, 그것이 어떻게 발생하는지 이해하고 구조 재료의 저항을 극대화하는 것은이 기술의 광범위한 구현에 필수적이라고 그녀는 말합니다.).

Lados의 연구에 따르면 슬롯 커뮤니티제 제조 중에 퇴적 될 때 층의 빠른 냉각 및 재가열은 층 간의 "마이크로 하이트 영향 영역"이라고 부르는 것을 생성하여 비 균일 미세 구조 및 응력 분포를 초래합니다. 이러한 구역으로 인해 추가로 제조 된 재료는 기존에서 제조 된 재료와는 다른 특성과 고장 메커니즘을 가지고 있습니다.

다른 연구에서 Lados는 티타늄 및 니켈 합금에 주로 사용되는 기존 레이저 및 전자 빔 기반 슬롯 커뮤니티제 제조 공정 및 열처리를 최적화하는 방법을 모색하고 있으며, 광범위한 가벼운 구조적 재료로 슬롯 커뮤니티제 제조의 기능을 확장하려고 시도합니다. 여기에는 Benét Laboratories의 과학자 및 Oak Ridge National Laboratory의 과학자들과 협력하여 수행 된 알루미늄 및 마그네슘 합금에 대한 부가적인 가공 방법에 대한 새로운 연구가 포함되어 있습니다.

그녀는 또한 슬롯 커뮤니티제 제조가 재료 과학에 완전히 새로운 전망을 열기를 희망합니다. 예를 들어, 엔지니어는 새로운 합금을 개발하기위한 슬롯 커뮤니티제 제조의 고유 한 레이어링 접근 방식을 활용할 수 있으며, 구성, 미세 구조 및 특성이 부피에 따라 변하는 복합 및 기울기 재료. "사람들 이이 기술을 더 많이 이해할수록 다재다능할수록 다재다능합니다."

Jianyu Liang은 피로 및 균열로 추가로 슬롯 커뮤니티 된 부품의 취약성을 줄이고 스캐닝 전자 현미경을 사용하여 이러한 방법의 영향을 관찰 할 수있는 전기 화학 마감 기술을 탐색합니다. 그녀 뒤에는 왼쪽부터 박사 후보자 인 Andelle Kudzal, Yinjie Cen, Yangzi Xu (앉아) 및 Ryan Mocadlo가 있습니다.

추가로 슬롯 커뮤니티 된 부품이 생산 된 후 처리되는 방식은 특성과 피로 및 균열에 대한 취약성에 영향을 줄 수 있습니다.Jianyu 슬롯 커뮤니티, PhD, 기계 공학 부교수. Liang은 기존의 또는 부가적인 공정을 통해 만들어진 모든 금속 부품은 균열을위한 시작점이 될 수있는 버나 구덩이를 포함하는 거친 표면을 가지고 있다고 지적합니다. 부가 적으로 슬롯 커뮤니티 된 부품의 복잡한 형태로 인해 연구 전문 지식은 재료의 나노 스케일 특성화 및 전극화가 포함 된 전기 화학 기술을 조사하고 있으며 표면을 평활화하고 연마하기위한 전기 화학 기술을 조사하고 있습니다. 전기 화학 욕조는 샌딩 및 그라인딩과 같은 더 기존의 표면 마감 방법이 닿을 수없는 가장 작은 구석에도 도달합니다. 그녀는 표면 마무리에 대한 이러한 접근 방식에 대해 군대 및 Alcoa (부가 슬롯 커뮤니티에 투자하고 있음)와의 대화에 종사하고 있다고 말합니다..

금속으로 슬롯 커뮤니티 적으로 제조하기위한 현재 기술은 제한이 없습니다. 예를 들어 금속 분말 입자는 산화물로 덮인 경향이 있으며, 산화물은 Lados가 예방하고자하는 균열의 종류를 시작하는 데 큰 도움이됩니다. Sisson이 자신의 군대 자금으로 구매할 계획과 같은 와이어 기반 시스템은 특정 결함에 취약하지는 않지만 대규모 캐스트 미세 구조 및 용접과 관련된 다른 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 그리고 고온으로 가열 합금에 의존하는 모든 방법은 원치 않는 증발을 초래할 수 있습니다.

소설의 단면

콜드 스프레이 장치 중

Jianyu Liang에 의해 개발되었습니다

및 Ryan Mocadlo. 극도로

작은 금속 분말이 될 것입니다

가스에 의해 가속

모세관 노즐 to

스케일에서 부품 생산

오브 미크론.

“사람들이 슬롯 커뮤니티제 제조의 크기 제한에 대해 이야기 할 때, 그들은 일반적으로 기술을 사용하여 실제로 큰 부품을 만드는 데 어려움이 있지만 작게 진행되는 데는 제한이 있습니다.”.

Liang은 Ryan Mocadlo '13, 박사 과정 후보자이자 미국 교육부 GAANN (국가 필요 영역의 대학원 지원)과 협력하여 콜드 스프레이를 사용하는 새로운 방법을 개발하여 (금속 분화 속도를 가속화하는 슬롯 커뮤니티제 제조 기술을 사용하여 대체가를 가속화하는 슬롯 커뮤니티제 제조 기술을 개발). 슬롯 커뮤니티제 제조.

키는 현재 5 ~ 20 미크론 사이의 콜드 스프레이 건에 사용되는 입자 크기보다 입자 크기를 가진 분말로 시작합니다. 초기 작업에서 Liang과 Mocadlo는 분말의 공급을 초음속 가스 스트림으로 정확하게 제어하기가 어렵다는 것을 발견했습니다. 그들은 현재 새로운 수유 방법을 실험하고 있으며 목표를 향한 미세 금속 분말의 공기 역학에 대해 더 많이 배우려고 노력하고 있습니다.

Liang은 그녀의 연구에 자금을 지원하는 미 육군 연구소가 그녀의 결과를 면밀히 따르고 있다고 말합니다. "군대는 현장에서 매우 작은 부품과 장치를 만들 수 있기를 원합니다."라고 그녀는 말합니다.

이러한 단점으로 인해 Apelian은 완전히 새로운 접근법을 고려하게되었습니다. 두 와이어와 분말을 가공하는 대신, 두 사람 슬롯 커뮤니티 액체 금속에서 제조 된 전선과 분말이 아닌 이유는 무엇입니까?

ALAS는 액체 금속이 잘 흐르고, 점도와 그에 대한 정밀도를 제어하는 ​​것은 쉬운 일이 아닙니다. 따라서 Lawrence Livermore Laboratory의 연구원들과 MPI의 기업 구성원 중 한 명과 협력하여 Apelian은 다양한 온도에 걸쳐 반소시드를 유지하는 혈소성 금속에 관심을 돌 렸습니다. 예를 들어, 순수한 알루미늄은 섭씨 660도에서 녹는 반면, 알루미늄과 구리의 합금은 부분적으로 액체이고 부분적으로 500 ~ 750 도로 고체 될 수 있습니다. 해당 범위 내의 정확한 온도는 재료의 액체 또는 고체 분율을 결정하는 반면, 전단의 양과 전단이 적용되는 속도는 점도를 제어합니다. 따라서 온도와 전단을 슬롯 커뮤니티 조작함으로써, Apelian은 복잡한 금속 구성 요소를 추가로 제조하는 데 필요한 정밀도를 달성하기를 희망합니다.

기존 프로세스를 개선하는 방법에는 여러 가지가 있으며 Apelian은 화재에 하나 이상의 철분이 있습니다. 예를 들어, 박사 후보 인 Aaron Birt와 함께, 그는 슬롯 커뮤니티제 제조 능력을 향상시키기 위해 콜드 스프레이 증착 공정의 정밀도를 높이기 위해 고출력 레이저를 사용해 왔습니다. 또한 그는 전선이나 분말을 사용할 수있는 부가적인 제조 공정 인 레이저 클래딩을 조사하기 위해 MPI 회원과의 협력을 연구하고 있습니다..

“여기에은 총알이 하나도 없을 것”이라고 Apelian은 말합니다. 그러나이 많은 탄약으로 거의 필요하지 않은 것 같습니다.