美國增材制造創(chuàng)新機構(gòu)宣布授出5個增材制造定向項目

來源： 國防制造

據(jù)美國國家增材制造創(chuàng)新機構(gòu)網(wǎng)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(chǔ)政策辦公室(OSD/MIBP)通過空軍研究實驗室(AFRL)進(jìn)行資助的“面向快速鑒定的先進(jìn)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(jīng)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(dǎo)致聚合物部件的降解。通過項目研究,，有助于認(rèn)識缺陷,、故障和部件性能下降的根本原因，從而顯著改進(jìn)部件的設(shè)計及制造工藝,。這些項目預(yù)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(xué)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(xiàn)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(shè)置了障礙,。特別關(guān)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(chǔ),，制定與LPBF AlSi10Mg腐蝕相關(guān)的工藝指南,，將材料、工藝,、后處理和環(huán)境與腐蝕特性聯(lián)系起來,。

第二個項目由威奇塔州立大學(xué)國家航空研究所(NIAR)牽頭,奧本大學(xué)、愛迪生焊接研究所（EWI）,、快速原型制造有限責(zé)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(xiàn)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(jīng)驗、文檔和方法的基礎(chǔ)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(xiàn)逐層驗證的目標(biāo),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(xué)和諾斯魯普·格魯曼創(chuàng)新服務(wù)公司(NGIS)參與合作。該項目將制定一份腐蝕性能設(shè)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(yīng)鏈的進(jìn)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(guān)影響,。該研究將作為設(shè)計指南的基礎(chǔ)，以優(yōu)化制造工藝,，除防止腐蝕外,，還將考慮部件設(shè)計和生產(chǎn)中的腐蝕問題。

第四個項目由俄亥俄州立大學(xué)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(yīng)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(xiàn)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(guān)方法,，通過交付技術(shù)數(shù)據(jù)包和軟件工具集,，在相關(guān)組件的幾何結(jié)構(gòu)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(xué)的應(yīng)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(yīng)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(chǎn)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(fù)制出缺陷。其中包括,，已在激光粉末床熔融工藝中發(fā)現(xiàn)的未熔合和球形氣孔缺陷,，以及有可能影響高質(zhì)量致密組件的生產(chǎn)，導(dǎo)致其特性和性能下降的缺陷,。通過對預(yù)先設(shè)定位置生成的特定缺陷形態(tài)（例如尺寸,、形狀、方向等）進(jìn)行驗證,，創(chuàng)建出用于鑒定增材制造設(shè)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(rèn)識,。該項目還將根據(jù)缺陷特征對材料性能進(jìn)行可控的系統(tǒng)評估，并建立可靠的,、基于模型的指導(dǎo),，從而對部件中的缺陷形態(tài)和位置進(jìn)行一定的限制。