“金屬3D打印技術研究進展及動力學性能檢測在3D打印中的應用”研討會成功舉辦

2022年3月14日下午2點,，由南極熊與TESCAN聯(lián)合主辦的“金屬3D打印技術研究進展及動力學性能檢測在3D打印中的應用”線上研討會成功舉辦,。本次研討會邀請了華中科技大學張海鷗教授、北京工業(yè)大學張冬云教授,、TESCAN micro CT中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理孟方禮做線上主題演講,。

張海鷗教授報告的主題是“高端鍛件增等減材復合超短流程制造技術與裝備”。據(jù)張教授介紹,，目前國家急需的大飛機,、航空發(fā)動機等高端裝備依賴進口，必須自主研發(fā)大型復雜高端鍛件核心制造技術與裝備,。而且,，傳統(tǒng)的鍛造技術存在很多的局限性，比如流程與周期長,、大裝備小鍛件,、性能質量不均、產(chǎn)品適應性差等,。

在這些背景之下,，張海鷗教授創(chuàng)立微鑄鍛同步超短流程制造技術體系及裝備，包含四大發(fā)明點：
✔ 熔凝維區(qū)增等減同步成形方法,；
✔ 均勻等軸細晶強韌化技術,；
✔ 難成形材料多能場復合成形技術；
✔ 微鑄鍛超短流程綠色制造裝備,。

在裝備方面,，實現(xiàn)了僅用傳統(tǒng)8萬噸鍛機數(shù)萬分之一壓力直接獲鍛造零件,；制造時間減少1/2-2/3；可鍛鍛件面積增加3倍,；材料利用率提高2.6倍,；節(jié)能80~90%，碳排放降低90~93%,。實現(xiàn)單設備超短流程制造大型復雜鍛件的原始創(chuàng)新,。

目前，張海鷗教授團隊通過微鑄鍛復合超短流程制造技術生產(chǎn)的鈦合金TC4-DT,、高溫合金GH4169,、超高強鋼A-100的各方面性能已經(jīng)全面超越鍛件。

來自北京工業(yè)大學的張冬云教授為我們帶來了題為“SLM制造的點陣結構性能影響因素研究及進展”的報告,。

張冬云教授對點陣結構進行了概述,，目前的點陣結構主要包含三種類型：基于支柱的點陣結構、基于骨架的點陣結構,、板狀三周期極小曲面點陣結構,；上述三種點陣大多由三角形、菱形,、六角菱形,、菱形十二面體和十四面體等基礎單元構成的周期性結構。

之后對多孔結構進行了概述,，多孔結構具有高比強度,、高比剛度、輕量化,、吸能,、結構復雜等特點，可以用于航空,、航天,、汽車、醫(yī)療等領域,，對于多孔結構的研究主要集中在力學性能,、變形失效等方面。
目前,，張冬云教授課題組主要研究了三種多孔結構,，包括菱形十二面體結構、體心結構和拓撲優(yōu)化多孔結構,。使用Ti6Al4V材料3D打印了不同胞元尺寸（4mm,、6mm和8mm），不同孔隙率（85%,、90%和95%）的樣品,，并進行了力學性能測試,，測試結果顯示，在相同胞元尺寸條件下,，力學性能隨孔隙率的上升而下降,。在壓縮過程中，多孔點陣機構的能量吸收由其抗壓強度,、平臺應力及致密化應變共同決定,。此外，張冬云教授還對菱形十二面體（Ti6Al4V）均勻結構,、梯度結構以及連續(xù)梯度結構進行了對比測試,。

對TC4材料打印的體心點陣結構進行壓縮性能測試，結果顯示同胞元尺寸點陣結構抗壓強度,、壓縮模量以及平臺階段強度隨相對密度增加而增加,。平臺階段起伏程度隨著壓縮應變的增大逐漸減小。AlSi10Mg材料打印的體心點陣結構測試結果相近,，但在平臺階段起伏程度大且劇烈,。

最后，張冬云教授對課題組自己設計的一種3D打印拓撲優(yōu)化多孔結構性能進行了研究,。并在報告中介紹了大量點陣結構、多孔結構的設計思路,、測試數(shù)據(jù)及研究結論,。并表示有些檢測行為通過模擬軟件無法精確呈現(xiàn)。如通過實時動態(tài)顯微CT做原位觀察,，特別是對缺陷觀察,，以及缺陷對性能的影響相關研究非常重要！

研討會第三位報告人是來自TESCAN micro CT中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理孟方禮,，孟經(jīng)理介紹了TESCAN公司的實時動態(tài)斷層掃描技術,，并將實時動態(tài)4D掃描與延時4D掃描進行了對比。

為觀眾展示了3D打印零部件原位壓縮實驗的實時動態(tài)變化過程,。并在1mm/min,，最大載荷1,000N的條件下，使用人體椎體和3D打印椎間融合器來展示了實際的壓縮案例,。實時動態(tài)CT旋轉一周的時間為43秒,，在實驗過程中不會有應力弛豫現(xiàn)象。

孟經(jīng)理表示,，TESCAN的實時動態(tài)CT還可以用于泡沫金屬的壓縮檢測,，并列舉了實際的案例，樣品尺寸為20mm×22mm,，總壓縮位移為7mm,。展示了實時動態(tài)CT掃描在科研工作中的顯著優(yōu)勢,。

目前TESCAN檢測設備已經(jīng)在國內頂尖高科技企業(yè)及高校，可以有效助力相關尖端科研工作,。

以上是本次研討會的部分精彩內容,，想關注更多3D打印研究進展，請關注南極熊后續(xù)活動,。