Penn State tədqiqatçılarından ibarət bir qrup mürəkkəb metal konstruksiyanı əldə etmək üçün yeni 3D çap üsulundan istifadə edib ki, bu da bir vaxtlar yalnız qaynaqla mümkün olub: iki metalı bir konstruksiyada birləşdirərək.

Tədqiqatçılar Penn Ştatın Birbaşa Rəqəmsal Çöküntü (CIMP-3D) vasitəsilə İnnovativ Materialların Emalı Mərkəzində yeni əldə edilmiş sistem tərəfindən işə salınan multi-material lazer toz yatağı füzyonu kimi tanınan qabaqcıl əlavə istehsal prosesindən istifadə edərək, aşağı karbonlu paslanmayan polad və bürüncdən ibarət olan mürəkkəb strukturu çap etdilər.

Tədqiqatçılar öz yanaşmalarını npj Advanced Manufacturing- də dərc ediblər .

Maşınqayırma üzrə doktorantura namizədi və məqalənin ilk müəllifi Jacklyn Griffis, “Seçici toz çökdürmə adlanan prosesdə biz artıq aşqar istehsalı prosesi zamanı bir neçə toz metalı bir təbəqədə əridə bilirik – və biz ABŞ-da bunu edən ilk universitetik” dedi. “İncə tozların diametri onlarla mikrondur, demək olar ki, una bənzəyir. Biz tozu seçərək mikron səviyyəsində həll edə, sonra lazerlə birlikdə əridə bilərik.”

Tədqiqatçılar metal hissəni çap etmək və sınaqdan keçirmək üçün CIMP-3D-nin 2023-cü ilin avqustunda əldə etdiyi Aerosint selektiv toz çökdürmə sistemindən istifadə ediblər. Sistem CIMP-3D-də Hybrid-Additive Process Engineering Systems (SHAPE) Laboratoriyasında mövcud 3D Systems ProX320 AM maşınına inteqrasiya edilib. Griffis, bir santimetr hündürlüyündəki metal hissənin minlərlə qat metal tozunu ehtiva etdiyini və çap edilməsinin bir neçə saat çəkdiyini söylədi.

“Bizim indi bu çox materiallı metal hissələri çap etmək üçün emal texnologiyamız, həmçinin ərimə hovuzunu izləmək və real vaxtda potensial problemləri müşahidə etmək və həll etmək üsulu var” dedi müxbir müəllif Guha Manogharan, maşınqayırma kafedrasının dosenti, SHAPE Laboratoriyasının rəhbəri və CIMP-3D-nin həm-direktoru. “Bunun üçün biz məsamələri, interfeysdəki çatları və ya mikron miqyaslı qüsurları axtarmaq üçün istifadə etdiyimiz CT taramaları vasitəsilə hissənin rəqəmsal 3D renderini istehsal edirik.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=3042148327&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743745064&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-04-welding-3d-complex-metals.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743745059910&bpp=1&bdt=313&idt=278&shv=r20250403&mjsv=m202504010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1743745060%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1743745060%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1743745060%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0%2C1905x945&nras=2&correlator=1135155844201&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2486&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C95357483%2C95356661%2C95356787%2C95356809%2C95356929&oid=2&pvsid=4410973285695615&tmod=561486899&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=4715

İki metalı eyni vaxtda bir tozda çap edərkən tədqiqatçılar emal şəraiti və hissələrin keyfiyyəti ilə bağlı mürəkkəb suallar üzərində işləməli oldular. Bu yazıda, hissə dik, düz və ya yan tərəfdə çap olunarsa, nəyin dəyişəcəyini anlamaq üçün hissənin quruluş oriyentasiyasını təhlil etməyə diqqət yetirdilər.

“Təhlillərimizdə biz hissənin quruluş oriyentasiyasını struktur haqqında bir sıra müşahidələrlə əlaqələndirdik, o cümlədən çatlama və məsaməlilik kimi qüsurlar, interfasial mikro strukturlar və elementlərin interfeys boyunca yayılması və ya qarışdırılması yolları” dedi Griffis. “Daha sonra biz həmin çap qüsurlarını hissənin performansı ilə əlaqələndirdik.”

Onların hazır quruluşu, istilik dəyişdiriciləri və biotibbi implantlar kimi tətbiqlərdə istifadə olunan giroid kimi tanınan mürəkkəb bir formadır. Tədqiqatçılar yeni istehsal prosesinin imkanlarını nümayiş etdirmək üçün giroid formasını seçdilər – yalnız çox materiallı lazer toz yatağı birləşməsi çox materiallı giroid forması yarada bilər.

“Penn State həmişə metal aşqarların istehsalında lider olub, lakin indi biz mürəkkəb çox materiallı hissələri istehsal etmək qabiliyyətinə sahibik, burada biz nəinki mürəkkəb dizaynlar edə bilərik, həm də hər bir materialın yerləşdirildiyi yerə dəqiq nəzarət edə bilərik” dedi Manogharan. “Tam istehsala keçmək üçün hissələrin interfeyslərdə niyə uğursuz olması sualını həll etmək üçün materiallara və istehsal şərtlərinə əsaslanan qüsurların səbəblərini başa düşməliyik.”

Gələcək tədqiqatlarda tədqiqatçılar 3D çap metodunu daha möhkəm, istehsala hazır metoda çevirmək üçün prosesdaxili monitorinq sistemindən istifadə edəcəklər. Onlar həmçinin digər metal ərintilərini Inconel və mis kimi çox materiallı lazer toz yatağı birləşməsinə daxil etməyi planlaşdırırlar .

Daha çox məlumat: JC Griffis et al, Multi-material lazer toz yatağı füzyonu: tikinti oriyentasiyasının qüsurlara, material strukturuna və mexaniki xassələrə təsiri, npj Advanced Manufacturing (2025). DOI: 10.1038/s44334-025-00020-5Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir