增材制造（AM），或3D打印技術(shù)，已經(jīng)迅速發(fā)展到可以制造形狀復(fù)雜，而且具有足夠強(qiáng)度的金屬部件以用于結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用。然而，開發(fā)復(fù)雜的幾何形狀有時會出現(xiàn)誤差和畸變，而這個時候，用于測試3D打印制造物品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還沒有跟上來。近日，美國匹茲堡大學(xué)Swanson工程學(xué)院的研究人員提出要開發(fā)增強(qiáng)型的建模與仿真（M＆S）技術(shù)以及新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以促進(jìn)增材制造在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。 

    為了開發(fā)增材制造的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量檢測方法，美國國家科學(xué)基金會下屬的土木，機(jī)械和制造創(chuàng)新（CMMI）分部將一筆30萬美元、為期三年的捐助資金撥給了“增材制造部件的多尺度結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究——為了開發(fā)一種可靠質(zhì)量認(rèn)證方法（Multiscale Structure-Mechanical Property Investigation of Additive Manufactured Components for Development of a Reliable Qualification Method）”項(xiàng)目。

與此同時，為了解決建模和仿真方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，“針對增材制造工藝復(fù)雜幾何建模的ABAQUS軟件自動化工具（Automation Tools for Modeling AM Process of Complex Geometries in ABAQUS）”也獲得了賓州政府社區(qū)及經(jīng)濟(jì)開發(fā)部（DCED）和America Make（即前美國國家增材制造創(chuàng)新研究院）聯(lián)合贊助的15萬美元研究資金。 

這兩個項(xiàng)目的主要研究人員是來自匹茲堡大學(xué)的Albert To博士（機(jī)械工程和材料科學(xué)副教授）、Minking K. Chyu博士（材料科學(xué)和機(jī)械工程Leighton and Mary Orr講席教授，四川大學(xué)匹茲堡學(xué)院院長）和Markus Chmielus博士（機(jī)械工程和材料科學(xué)助理教授）。匹茲堡RTI國際金屬公司與匹茲堡大學(xué)在后一個研究項(xiàng)目中進(jìn)行合作。 

Albert To博士

據(jù)Albert To博士介紹，當(dāng)前增材制造正處于其發(fā)展的關(guān)鍵時刻，在計(jì)算機(jī)建模和質(zhì)量認(rèn)證兩個方面都需要加強(qiáng)，以減少制造時間和成本，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的完整性。 

Minking K. Chyu博士

“增材制造擁有生成非常復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)和幾何形狀的能力，使我們能夠建立傳統(tǒng)制造方法難以企及的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。”Albert To博士說，“然而，這些日益復(fù)雜的零部件在建模階段是非常耗時的，因此更容易出錯。賓州的撥款將幫助我們開發(fā)出首個針對某些增材制造工藝和材料自動進(jìn)行有限元模擬的計(jì)算機(jī)程序。 

“通過改善這些復(fù)雜的、有時是微觀結(jié)構(gòu)的建模，我們可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的處理路徑和（或）零部件的幾何形狀，以減少可能會導(dǎo)致零部件在制造過程中失敗的殘余應(yīng)力。” 

此外，Albert博士指出，增材制造技術(shù)發(fā)展的速度如此之快，典型的制造標(biāo)準(zhǔn)還沒有跟上來。 

“傳統(tǒng)的質(zhì)量認(rèn)證資格標(biāo)準(zhǔn)對于增材制造而言是不夠的，因?yàn)樵霾闹圃焓峭ㄟ^從內(nèi)部逐層堆積陶瓷粉末、金屬和聚合物形成零部件，因此會出現(xiàn)殘余應(yīng)力和層與層出現(xiàn)缺陷的概率也較高。”Albert博士說。“例如，在航空航天制造領(lǐng)域，機(jī)械加工零件都要檢查表面裂紋、尺寸精度和材料組成。為了開發(fā)增材制造零部件的質(zhì)檢技術(shù)，我們需要更好地理解其微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)行為。” 

要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，Albert博士解釋說，首先要采用在醫(yī)學(xué)上常見的設(shè)備——X射線顯微電腦斷層掃描或CT掃描。將機(jī)械測試和計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合，研究人員可以藉此在微觀層面對機(jī)械缺陷和殘余應(yīng)力進(jìn)行研究，然后開發(fā)出基于計(jì)算機(jī)的，非破壞性的質(zhì)量檢測方法。該方法具有快速、可靠、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，可以大大提高了3D打印零部件的質(zhì)量。 

“增材制造有望徹底改變復(fù)雜和獨(dú)特零部件和機(jī)器的制造模式，但是它的前提是要擁有可靠的質(zhì)量保證手段。”Albert博士說。“毫不夸張地說，我們正在為一場21世紀(jì)的制造業(yè)革命奠定基礎(chǔ)。”

(責(zé)任編輯：admin)

• 3D打印黃金吊墜讓人們銘記
• 令人驚艷的3D打印噴氣飛行
• 看3D打印自動化單元如何在
• 大型高精度電子結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品
• 新型防偽技術(shù)：同一束光照

• ·3D打印黃金吊墜讓人們銘記說唱歌手Nips
• ·令人驚艷的3D打印噴氣飛行背包
• ·全球PK 3D打印PPSU，SOLVAY 發(fā)布2019增
• ·MetGala2019，3D打印制成的裙子，妮娜
• ·看3D打印自動化單元如何在汽車制造領(lǐng)域
• ·大型高精度電子結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的規(guī)模制造
• ·新型防偽技術(shù)：同一束光照射出三個不同
• ·用于細(xì)胞3D打印的可見光交聯(lián)水凝膠