离散制造业

授予调查添加剂制造质量控制

使用非破坏性评估(NDE),工程师正在研究综合质量控制方法(NDE)的金属的添加剂制造(AM)。

Gabrielle Stewart. 2020年10月6日
宾夕法尼亚州立大学的研究人员演示了用于分析波传播数据的技术。宾夕法尼亚州立大学Andrea Arguelles提供

宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院和工程学院的一个跨学科研究团队获得了一笔18万美元的拨款,用于研究金属增材制造(AM)或3D打印的综合质量控制方法。作为宾夕法尼亚州立大学与3M公司协议的一部分,这笔资助可延长至三年,总金额为54万美元。

使用非破坏性评估(NDE),研究人员将评估3D印刷零件的措施,用于检查或测试零件或系统的方法。它们专门研究粘合剂喷射,AM工艺涉及粉末颗粒的重复分层和粘合剂。

“We’re trying to develop a detailed scientific understanding of how to link the binder-jet process to the microstructure and the quality of the part,” said Allison Beese, principal investigator and associate professor of materials science and engineering in the College of Earth and Mineral Sciences. “At the end of the day, someone should be able to use NDE to evaluate a part to determine if the part is suitable for use and know exactly what in its microstructure results in good or bad properties.”

当前的评估过程按部分进行部分。在进行批次后,测试样品部分的属性以确定是否零件 - 以及批次是足够的和安全的。一部分是否成功或失败,它不再评估,没有确定部分失败或成功的原因。

为了更全面地评估AM零件,研究人员将研究所使用的工艺、零件的微观组织和硬度、抗拉强度和延展性等力学性能之间的联系。将工艺、结构、性能和性能(PSPP)联系起来,可以让研究人员更彻底地理解零件失效的原因,并推断出改进的制造方法。

超声无损检测将有助于这一过程,比斯说。使用这种方法,研究人员将超声波发送到材料中,并检查其运动,以确定零件结构中的微观特征和缺陷,从而决定该零件的机械性能。

小组可以从两方面受益于这些信息。首先,对零件微观结构的全面分析可以帮助研究人员在故障发生前预测性能的成败——当故障发生时,它们支持研究人员的推断,并让他们得出结论。其次,了解PSPP连接可以帮助研究人员重新设计,为他们提供关于制造过程和材料的变化将如何影响最终产品的见解。

模型将作为团队分析过程中的有价值的工具。

“我们的目标是开发将超声测量与微观结构联系起来的模型,并与Beese博士合作,将微观结构分析与力学性能联系起来,”工程科学和力学助理教授、联合首席研究员Andrea Arguelles说。“我们的最终目标是开发一种超声波方法和模型,为制造商提供零件性能的预测。”

Arguelles和工程科学和力学助理教授Christopher Kube将为这项研究贡献他们在超声波测量和计算分析方面的专业知识,而Beese将提供关于识别和分析特征如何影响零件的机械性能和最终应用潜力的见解。

“超声是一种评估已经制造的结构部件质量的传统工具,”克鲁说。然而,这个项目是独一无二的,超声波被用与材料开发过程平行使用,以加速高质量的结构部件。“


Gabrielle Stewart.
作者生物:Gabrielle Stewart,宾夕法尼亚州立大学