美國通用電氣（GE）公司和勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）最近獲得美國制造（國家增材制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)）54萬美元項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，在18個(gè)月的項(xiàng)目周期內(nèi)，開發(fā)開源算法，以改進(jìn)金屬零件的增材制造。
該項(xiàng)目旨在開發(fā)和驗(yàn)證軟件算法，以使選擇性激光熔融（SLM）工藝可以生產(chǎn)高質(zhì)量的、耐用的金屬零件。選擇性激光熔融（SLM）是一種基于金屬粉末的增材制造工藝，利用高能激光束將金屬粉末顆粒融合在一起，逐層生成3D零件。
目前，對于選擇性激光熔融（SLM）尚沒有通用的方法能綜合減少與該種增材制造工藝方法相關(guān)的問題，如：表面粗糙度、殘余應(yīng)力、孔隙率及微觀裂紋。不經(jīng)過工藝優(yōu)化，這些問題會導(dǎo)致零件不合格。對于航天、能源等行業(yè)，零件的失效會引起主要問題，因此強(qiáng)勁的零件對于這些行業(yè)而言是至關(guān)重要的。
為了利用選擇性激光熔融工藝打印3D零件，用戶必須經(jīng)由光固化文件向打印機(jī)輸入數(shù)據(jù)，該光固化文件是欲建造零件的數(shù)字化3D表示。理想情況下，將光固化文件發(fā)送給任意的3D打印機(jī)，該3D打印機(jī)將打印出尺寸和材料性能一致的零件。目前，這種情況尚未實(shí)現(xiàn)。一定程度上是因?yàn)楣夤袒募跏嫁D(zhuǎn)化期間出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要用戶填補(bǔ)丟失的信息，并規(guī)定所使用的粉末材料的類型。問題更復(fù)雜的是，傳統(tǒng)打印機(jī)設(shè)計(jì)沒有考慮到粉末的熱性能，以同樣的方式對待每一層粉末。而在一個(gè)理想的系統(tǒng)中，由于逐層建造過程中粉末環(huán)境在發(fā)生變化，因此不同的層需要采用不同的激光掃描速度和功率。
商用選擇性激光熔融設(shè)備不允許使用特定的工藝參數(shù)信息和刀具路徑，這限制了研究人員進(jìn)行可控的驗(yàn)證性試驗(yàn)的能力，這種驗(yàn)證性試驗(yàn)可支持建模工作和工藝開發(fā)。通用電氣（GE）公司和勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的合作將在數(shù)臺研究型設(shè)備上進(jìn)行新協(xié)議驗(yàn)證，為更為穩(wěn)健的工藝控制和優(yōu)化策略奠定基礎(chǔ)。
如果能夠通過告知設(shè)備針對每一層最佳加熱和熔融的正確的激光參數(shù)來處理3D零件，那么將使得整個(gè)制造過程更為穩(wěn)健和高效。
借助勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的高性能計(jì)算能力及其在激光領(lǐng)域的專長，合作雙方正在開發(fā)與生產(chǎn)金屬零件的所有3D打印機(jī)匹配的軟件算法。新軟件將能夠控制掃描激光的參數(shù)、粉末特征及被打印的零件的形狀。
目前有許多選擇性激光熔融（SLM）設(shè)備，但是沒有一種通用軟件允許SLM設(shè)備生產(chǎn)材料性能一致的標(biāo)準(zhǔn)零件。由于軟件將可供公眾利用，研究人員希望為增材制造行業(yè)帶來更多的突破。研究人員稱只要降低準(zhǔn)入門檻，他們能夠幫助美國公司、大學(xué)和研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步推進(jìn)增材制造。
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