關于增材制造，近期動態多則
2023-12-20 來源：機床協會 作者：-
1. 航空增材制造技術中的跨尺度力學研究進展
近日，來自中國航空研究院的研發團隊在《航空材料學報》期刊發表《航空增材制造技術中的跨尺度力學研究進展》一文，針對增材制造工藝所產生的各類不均勻微結構進行及其所帶來的跨尺度力學性能特性進行了綜述。
該文分別介紹了不同尺度下典型微結構特征，這些微結構特征尺度從大到小分別為堆疊方向與掃描平面的各向異性、掃描平面內的魚鱗紋樣、匙孔和偏析等微觀缺陷、晶粒的邊界與取向、晶格的缺陷等。這些微結構是影響增材制造金屬材料性能、各向異性以及分散性的重要原因之一。而一些研究表明，由于金屬塑性變形機制由位錯主導，而微觀結構往往會限制位錯運動，因此這些微觀不均勻結構并非總是不利于材料的力學性能：在剛度、強度、硬度方面，增材制造的金屬材料能夠達到甚至超越傳統制造的材料，這也符合金屬材料的相增強規律。
因此，文章就這一現象的理論方法與研究做了進一步回顧，并提出增材制造金屬材料有望進一步提高其強韌性能的機理和途徑，從而促進金屬增材制造工藝在航空結構中的應用，并展望了該方向的理論與方法的發展。
2. 鉑力特BLT-A400 3D打印設備助力用戶業務升級
深圳嘉立創科技集團股份有限公司是一家集電子和機械產業一站式服務于一體的基礎設施服務提供商，為了更好地滿足用戶“快交付、高品質、定制化、一站式”的需求，引入了鉑力特BLT-A400 金屬3D打印設備。設備投產后，在3D打印質量、生產效率、良品率、交付周期等方面有了較大提升，目前產品尺寸精度能保持在±0.2mm以內，通過優化成形參數可使產品表面質量維持在Ra2-16之間，符合工藝驗收標準。基于鉑力特針對不同打印材料特性提供的支撐模板，產線生產效率提升了30%。生產中，針對薄壁、鏤空等不同結構的產品，鉑力特專門匹配了對應的成形工藝參數包，產品良品率高達97%。
3. 西安交大：增強鈦纖維能有效提升DED增材制造Al5183鋁合金的力學性能
為了改善增材制造的Al5183鋁合金的力學性能，西安交大方學偉副教授及其團隊在增材制造頂刊Additive Manufacturing期刊上發表題為《鈦纖維增強鋁基復合材料增材制造工藝研究》的科研文章。
該研究團隊首次利用基于金屬線的定向能量沉積弧制造（DED-arc），采用雙線供給系統制造了鈦纖維增強鋁（TFRA）組件。通過精確控制鈦合金線的供給路徑和電弧熱輸入，保持了鈦纖維的固態狀態。鈦合金線與鋁合金基體之間的界面厚度約為3-10µm，具有漸變的化學成分過渡，沒有明顯的裂紋傾向。
結果顯示，與沒有增強纖維成分的鋁組件相比，添加10.5%體積分數的鈦纖維之后，鈦纖維增強鋁組件的屈服強度和抗拉強度分別提高了124%和33%。同時，其沖擊能量從原始值的7.9 J增加到18.0 J，增加了128%。
4. 德國太空飛機用AS-1增材制造發動機首次點火試車成功
當地時間2023年11月22日，德國航空航天初創企業POLARIS公司的增材制造AS-1發動機首次點火試車成功。POLARIS將AS-1發動機安裝到MIRA驗證版太空飛機上，預計在今年年底首次使用AS-1發動機飛行。
據悉，AS-1發動機是2023年10月初由德國增材制造制造商AM Global提供的2臺之一，用于MIRA太空飛機的飛行測試。該發動機的主要材料是Inconel合金。
POLARIS公司正在開發一系列linear aerospike火箭發動機，為其太空飛機提供動力。該公司表示，與傳統火箭發動機相比，這種發動機有望顯著提高效率。POLARIS公司認為，憑借3D打印的最新進展，它可以克服發動機的一些設計挑戰，特別是如何冷卻發動機。
POLARIS公司于今年4月份獲得了一份德國軍事合同，研究在航天飛機演示機中使用linear aerospike火箭發動機的潛力。正在開發的linearaerospike發動機可實現發動機和機身集成，實現太空飛機的扁平翼設計。
5. 破解3D打印困境，通過算法對增材制造零件微觀結構的異質性進行預測
激光粉末床熔融（L-PBF）可以很好地控制零件的幾何形狀，對于制造小批量的復雜零件來說是一項有吸引力的技術。然而，即使使用恒定的加工條件（激光功率、掃描速度等），零件幾何形狀和掃描路徑的相互作用也會改變3D打印材料所經歷的復雜條件。這些復雜條件的差異可能導致不同的凝固微觀結構、殘余應力分布以及其他可能影響零件性能的因素。
在ORNL橡樹嶺國家實驗室最近發表在《增材制造》雜志上的論文“利用數字線程對增材制造零件中基于物理的微觀結構異質性進行預測”中，展示了一種經過驗證的計算方法來預測不銹鋼316-L零件中不同區域凝固條件的影響。
6. 3項增材制造項目獲得中國技協2023年職工技術成果特等獎
近日，中國職工技術協會宣布了61個項目獲得2023年職工技術創新成果特等獎，其中包括3個增材制造項目，分別是：北京動力機械研究所的《激光增材制造密集狹長流道質量可靠性提升技術》，中國航發商用航空發動機有限責任公司的《增材制造復雜微細內流道表面光整技術及裝備開發》，以及易加三維增材技術（杭州）有限公司的《多激光大尺寸選區熔化增材制造裝備及應用》。
（來源：3D科學谷等公開信息 摘編整理：張芳麗）
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