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美國增材制造創(chuàng)新機構宣布授出5個增材制造定向

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責任編輯：傳說的落葉時間：2019-06-05 09:22

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[導讀]美國增材制造創(chuàng)新機構宣布授出5個增材制造定向項目

來源：國防制造

據美國國家增材制造創(chuàng)新機構網站5月15日報道，由美國國防部、美國國防部長辦公室制造與工業(yè)基礎政策辦公室(OSD/MIBP)通過空軍研究實驗室(AFRL)進行資助的“面向快速鑒定的先進工具”（Advanced Tools forRapid Qualification，ATRQ）定向項目授予5個項目團隊，將為其提供約390萬美元資助，項目團隊至少提供195萬美元的配套資金，項目總經費約為590萬美元。

5個項目主要圍繞識別和解決由于腐蝕引起的激光粉末床熔融（LPBF）部件的缺陷和故障，以及由于惡劣環(huán)境導致聚合物部件的降解。通過項目研究，有助于認識缺陷、故障和部件性能下降的根本原因，從而顯著改進部件的設計及制造工藝。這些項目預計將于2019年6月啟動。

第一個項目由諾斯羅普·格魯曼系統(tǒng)公司與代頓大學研究所（UDRI）合作，旨在更好地了解激光粉末床熔融（LPBF）AlSi10Mg鋁合金粉末所制造組件的腐蝕機理。目前激光粉末床熔融AlSi10Mg等合金表現出增材制造獨有的腐蝕特性，這取決于制造工件的粗糙度、表面孔隙度、是否存在保護膜以及熔池凝固過程。這種獨特的腐蝕特性尚未完全明確，并為在潛在腐蝕環(huán)境中服役的重要防御系統(tǒng)采用LPBF部件設置了障礙。特別關注的零件族包括液體冷板、熱交換器和飛機外部組件。該項目將以這些零件族為研究基礎，制定與LPBF AlSi10Mg腐蝕相關的工藝指南，將材料、工藝、后處理和環(huán)境與腐蝕特性聯系起來。

第二個項目由威奇塔州立大學國家航空研究所(NIAR)牽頭,奧本大學、愛迪生焊接研究所（EWI）、快速原型制造有限責任公司(rp+m)和美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）增材制造卓越中心等參與合作,該項目將圍繞戰(zhàn)區(qū)苛刻、惡劣的環(huán)境下，增材制造聚合物材料的性能極限和降解，開發(fā)量化評估増材制造聚合物部件使用壽命的方法，以量化增材制造聚合物部件的使用壽命。由于目前仍然難以實現增材制造的逐層驗證，以及通過工藝仿真和虛擬許用（virtual allowables）消除物理測試。因此，該項目將建立在先前經驗、文檔和方法的基礎上，開發(fā)一組鑒定工具，為未來的多種材料體系（包括UTLEM™9085）和工藝帶來飛躍性提升,有助于實現逐層驗證的目標,最終減少增材制造部件的性能限制和降解。

第三個項目由3D系統(tǒng)公司牽頭，紐波特紐斯造船廠（NNS）、阿克倫大學和諾斯魯普·格魯曼創(chuàng)新服務公司(NGIS)參與合作。該項目將制定一份腐蝕性能設計指南，用于增材制造鎳基合金625，以盡量減少國防部武器系統(tǒng)中高溫合金部件受到海水腐蝕,特別是美國海軍艦船組件（從船用海水冷卻通道到熱交換器和閥門）。此外，地面、海上和空中發(fā)射的高速彈藥部件在儲存于海洋環(huán)境或附近時容易遭到腐蝕。隨著將金屬增材制造集成到供應鏈的進程加速，工業(yè)基地必須了解增材制造部件對腐蝕的敏感性以及后處理的相關影響。該研究將作為設計指南的基礎，以優(yōu)化制造工藝，除防止腐蝕外，還將考慮部件設計和生產中的腐蝕問題。

第四個項目由俄亥俄州立大學牽頭，羅爾斯·羅伊斯公司、洛克希德·馬丁航空公司、Proto Precision Additive 公司和BlueQuartz軟件公司參與合作。該項目旨在研究并開發(fā)相應的工具，以克服造成增材制造缺陷的資格障礙,特別激光粉末床熔融（LPBF）工藝及其缺陷對性能的影響。為了實現對缺陷影響(EoD)的基本理解，需要能夠以一種可控的方式生成具有代表性的缺陷，以便定量研究缺陷對材料性能的影響及其隨后的檢測概率(PoD)。該項目團隊將開發(fā)相關方法，通過交付技術數據包和軟件工具集，在相關組件的幾何結構中生成多種類型的可控典型缺陷。

第五個項目由賓夕法尼亞州立大學的應用研究實驗室牽頭,3D系統(tǒng)公司、諾斯羅普·格魯曼公司和應用優(yōu)化（Applied Optimization）公司等參與合作。該項目旨在開發(fā)和驗證鈦合金（Ti-6Al-4V）激光粉末床熔融工藝過程中典型缺陷的產生和表征方法。具體來說，該項目將通過特定的相互作用和工藝變化，在加工過程中復制出缺陷。其中包括，已在激光粉末床熔融工藝中發(fā)現的未熔合和球形氣孔缺陷，以及有可能影響高質量致密組件的生產，導致其特性和性能下降的缺陷。通過對預先設定位置生成的特定缺陷形態(tài)（例如尺寸、形狀、方向等）進行驗證，創(chuàng)建出用于鑒定增材制造設計、工藝和組件的框架，從而提供所需的工具，大幅提升對激光粉末床熔融工藝缺陷影響的認識。該項目還將根據缺陷特征對材料性能進行可控的系統(tǒng)評估，并建立可靠的、基于模型的指導，從而對部件中的缺陷形態(tài)和位置進行一定的限制。

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