Блог

Aug 26, 2023

Окно возможностей для ускорения разработки сплавов для аддитивного производства

Источник всех изображений: Bigstock Технологии аддитивного производства (АП) предоставляют ряд преимуществ, включая легкие конструкции (решетки, тройные периодические минимальные поверхности и другие органические конструкции).

Источник всех изображений: Bigstock

Технологии аддитивного производства (АП) предоставляют ряд преимуществ, включая легкие конструкции (решетки, трехпериодические минимальные поверхности и другие органические формы), консолидацию деталей, ограничение необходимости в инструментах и ​​сокращение времени выполнения заказа. Эти преимущества могут помочь повысить производительность, доходность и стоимость производства. По этим причинам АМ рассматривался для различных применений в авиации, автомобилестроении, медицине, энергетике, космосе и обороне. AM также бросила вызов выборочному использованию производственных технологий. AM продемонстрировала значительные заслуги в поддержке быстрого тестирования и оценки новых концепций дизайна, а также была реализована разработка продукции для производства испытательного оборудования, приспособлений, приспособлений, а также испытательных деталей. AM также предлагает возможность влиять на стоимость жизненного цикла продукта в качестве технологии ремонта.

Большая часть разработок металлических изделий AM за последнее десятилетие была сосредоточена на устаревших сплавах, исторически разработанных для литья или ковки. В новейшей истории сообщество AM начало неофициально называть эти материалы материалами AM первого поколения. В течение последних семи лет предпринимались отдельные попытки изучить и способствовать улучшению характеристик материалов путем изменения физических и химических характеристик исходного материала. Они могут включать в себя модификацию выбранных легирующих добавок (до нижнего или верхнего предела указанного диапазона концентраций легирующих элементов) или корректировку распределения частиц материала по размерам в случае порошковых металлов и называются материалами АМ второго поколения. Третье поколение — это сплавы, разработанные с использованием АМ в качестве основного метода производства, химический состав которых может существенно отличаться от тех, которые доступны на рынке.

Брэндон Рибич, технологический директор America Makes, рассказывает о сегодняшней разработке сплавов для аддитивного производства, о том, чего производители могут ожидать в ближайшие несколько лет, и о важности обмена данными.

Слушайте больше качественных подкастов.

Модификация устаревших сплавов или разработка совершенно новых сплавов для AM предлагают широкий спектр потенциальных преимуществ, включая улучшение характеристик продукта, увеличение выхода и производительности, а также снижение затрат на постобработку. Несмотря на эти преимущества, разработка и квалификация сплавов с использованием существующих надежных подходов могут столкнуться с рисками и проблемами, когда стоимость и время вывода на рынок могут поставить под угрозу внедрение в производственную спецификацию материалов или соответствие критериям рентабельности инвестиций. Во многих случаях усилия по исследованиям и разработкам должны будут напрямую решать эти проблемы, чтобы масштабировать и предлагать жизнеспособные материальные решения. Сообщество AM должно признать эти риски, чтобы ограничить последствия для сроков разработки и повысить вероятность успеха будущих усилий.

Возможности для разработки и проверки новых инструментов, технологий и методов ускорения разработки сплавов для процессов AM действительно существуют. Ожидается, что создание более быстрых и экономически эффективных способов квалификации и сертификации сплавов повысит конкурентоспособность отечественного производства, а также будет способствовать более широкой индустриализации материалов AM и конструкций изделий для таких отраслей, как оборонная, аэрокосмическая, медицинская, автомобильная, энергетическая и атомная.

America Makes обсуждает возможности разработки сплавов с отечественной цепочкой поставок AM с начала 2021 года и собрала мнения более чем 100 организаций. Жизненно важным моментом в любом начинании материального развития является начало, помня о конце пути. Тем не менее, разработка сплавов чаще всего мотивируется желанием реализовать конкретные улучшения продукта, включая:

Улучшение химических и физических характеристик металлического сырья может повлиять на способность процесса AM легко и повторяемо производить определенную геометрию. Кроме того, эти характеристики могут оказывать существенное непреднамеренное влияние на микроструктуру и механические свойства готового материала. Признавая эти риски, важно включать различные поэтапные подходы к оценке того, как характеристики сырья влияют на качество материала как в промежуточной, так и в конечной форме материала. Плотность и микроструктура материала могут оказывать существенное влияние на проверяемость, устойчивость к повреждениям и сертификацию. Химический состав и физические характеристики также могут привести к дефектам, приводящим к неприемлемому качеству материала. При разработке необходимо учитывать эти факторы, поскольку они могут привести к растрескиванию или другим нарушениям целостности.