美國陸軍為伍斯特理工撥款2500萬美元開發冷噴涂3D打印材料
時間：2019-09-12 09:20 來源：未知 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網9月12日訊，馬薩諸塞州伍斯特理工學院（WPI）獲得了美國陸軍作戰能力發展指揮部陸軍研究實驗室（CCDC-ARL）頒發的三年2500萬美元獎金，用于為戰場開發金屬冷噴涂增材制造（CSAM）工藝。在該項目中，WPI的任務是對合金進行表征和測試，最終能夠生產和修復軍用級部件。這消除了制造軍用新部件的廣泛等待時間和高成本。
WPI材料加工數據中心主任，ARL項目首席研究員Danielle Cote說：“冷噴涂是一種基礎技術，在軍事和其他領域具有廣泛的應用前景。”
ARL對冷噴涂添加劑制造的興趣
CSAM使用加壓氣體將金屬粉末沉積到接近超音速的速度。在沒有首先熔化粉末的情況下，由于沖擊力，噴霧在接觸時粘附到金屬上。該過程可以簡化為便攜式手持式涂敷器，這使其在現場使用具有吸引力。該技術先前已被工程師用于修理發動機變速箱和制造電動機。
“如果你正在執行任務并且需要快速移動到一個更安全的地方，并且車輛上的關鍵部分會中斷，那么除非你能夠快速修復它，否則你會被困住。這就是冷噴霧的來源。“Cote補充道。“軍隊對冷噴3D打印感興趣是一種修復技術[修復一個零件比更換它更便宜]，你可以更快地恢復使用設備，因此陸軍對此感興趣。“
上個月，ARL還授予新澤西州羅文大學1450萬美元用于開發聚合物CSAM。作為ARL項目的一部分，WPI研究團隊還將與多家分包商合作，包括加州大學歐文分校，馬薩諸塞州洛厄爾大學和賓夕法尼亞州立大學。
定制CSAM金屬粉末
對于大多數制造方法，例如鑄造和鍛造，通過首先熔化然后熱處理來改變金屬合金。另一方面，合金在冷噴涂之前不會熔化，也不會在涂覆后進行熱處理。 CSAM不要求合金能夠熔化應用。因此，與其他制造方法相比，研究團隊可以獲得更廣泛的潛在材料。為了開發和研究納米級粉末的化學和結構特性，WPI已經獲得了各種設備作為ARL獎的一部分。這些工具包括SEM / EDS單元，同步激光衍射和動態圖像粒子分析儀等工具，用于測定粉末形態，納米壓頭用于測量納米級機械性能。
通過CSAM提高軍事準備程度
WPI的粉末改性技術可以制造具有高強度，韌性和延展性的工程級合金。例如，更換直升機變速箱通常需要數月甚至數年。特別是變速箱需要經常維護，維修和更換的成本很高。另一方面，CSAM可以有效地修理或甚至制造變速箱的部件，使直升機快速返回空中。雖然ARL的主要重點是修理合金，但該獎項還允許WPI探索戰場之外的CSAM應用，例如在設備上應用抗菌銅涂層。此外，WPI機器人工程計劃的研究人員將探索使用多軸機器人來自動化CSAM。
WPI材料加工數據中心主任，ARL項目首席研究員Danielle Cote說：“冷噴涂是一種基礎技術，在軍事和其他領域具有廣泛的應用前景。”
ARL對冷噴涂添加劑制造的興趣
CSAM使用加壓氣體將金屬粉末沉積到接近超音速的速度。在沒有首先熔化粉末的情況下，由于沖擊力，噴霧在接觸時粘附到金屬上。該過程可以簡化為便攜式手持式涂敷器，這使其在現場使用具有吸引力。該技術先前已被工程師用于修理發動機變速箱和制造電動機。
“如果你正在執行任務并且需要快速移動到一個更安全的地方，并且車輛上的關鍵部分會中斷，那么除非你能夠快速修復它，否則你會被困住。這就是冷噴霧的來源。“Cote補充道。“軍隊對冷噴3D打印感興趣是一種修復技術[修復一個零件比更換它更便宜]，你可以更快地恢復使用設備，因此陸軍對此感興趣。“
上個月，ARL還授予新澤西州羅文大學1450萬美元用于開發聚合物CSAM。作為ARL項目的一部分，WPI研究團隊還將與多家分包商合作，包括加州大學歐文分校，馬薩諸塞州洛厄爾大學和賓夕法尼亞州立大學。
定制CSAM金屬粉末
對于大多數制造方法，例如鑄造和鍛造，通過首先熔化然后熱處理來改變金屬合金。另一方面，合金在冷噴涂之前不會熔化，也不會在涂覆后進行熱處理。 CSAM不要求合金能夠熔化應用。因此，與其他制造方法相比，研究團隊可以獲得更廣泛的潛在材料。為了開發和研究納米級粉末的化學和結構特性，WPI已經獲得了各種設備作為ARL獎的一部分。這些工具包括SEM / EDS單元，同步激光衍射和動態圖像粒子分析儀等工具，用于測定粉末形態，納米壓頭用于測量納米級機械性能。
該團隊發現，通過逐步加熱，冷噴粉的性能可以進行微調和增強。開發計算模型以確定所選擇的合金用于研究和采用的熱處理方案。該模型基于廣泛的實驗室實驗，并利用WPI豐富的金屬屬性數據庫，為特定冷噴涂應用定制設計粉末提供了可能和更有效的方法。
通過CSAM提高軍事準備程度
WPI的粉末改性技術可以制造具有高強度，韌性和延展性的工程級合金。例如，更換直升機變速箱通常需要數月甚至數年。特別是變速箱需要經常維護，維修和更換的成本很高。另一方面，CSAM可以有效地修理或甚至制造變速箱的部件，使直升機快速返回空中。雖然ARL的主要重點是修理合金，但該獎項還允許WPI探索戰場之外的CSAM應用，例如在設備上應用抗菌銅涂層。此外，WPI機器人工程計劃的研究人員將探索使用多軸機器人來自動化CSAM。
Cote（左）正與研究員Kyle Tsaknopoulos合作，她是博士后研究員。照片來自WPI。
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