防御

宾州州为美国军队开发3D印刷超硬钢的新方法

研究人员在宾夕法尼亚州工程学院已被授予434,000美元美国军队开发一种3D打印高强度合金的优化方法。

在这个项目中,该团队打算使用计算机建模来识别基于激光定向能量沉积(L-DED)的装置,它能够打印出更坚固的金属,提高材料效率。这种高级钢可以有多种与防御相关的应用,从防弹背心到海军舰艇外壳的防爆保护。

“这些材料是一种全新的添加剂制造阶级,”该项目的共同主体调查员Amrita Basak表示。“我们发现的内容可以帮助研究界进一步追求这一点,也许军队将发现使用这些材料进一步使其使命的新方法。”

在作为3D印刷的过程中的轮式坦克的模拟。
在这位艺术家的印象中,这是一个看起来不寻常的坦克。宾夕法尼亚州立大学的工程师正在开发一种优化的3D打印大格式军用部件系统。图片由宾州州立通过iStock, DEVRIMB提供。

印刷零件的主动服务

基本上,这美国国防部协调陆军、海军、太空部队和其他美国军事组织的活动,包括他们的支出优先事项。在这一职权范围内,国防部已经投入大量资金将3D打印技术整合到每一支部队的行动中,并于最近公布了它第一个策略用于推出该技术。

在国防应用方面,3D打印已经显示出特殊的潜力,作为一种按需制造备件的手段,这可能有利于战场上孤立的士兵。因此,国防部已经委托ExOne开发A.“便携式3D打印工厂,”这有能力在世界任何地方生产备件。

同样,美国军队以前获得一台Rize One 3D打印机为了按需生产目的,和采用MELD制造技术修理行进中的军用车辆。然而,关于可靠性的问题继续阻止了添加部件在军队中的进一步推出,因为它们通常需要证明是防弹的,使它们在最终使用场景中有用。

试图解决这个问题美国陆军研究实验室(ARL)选择了机器学习(ML),作为更好地理解零件磨损的一种手段。例如,ARL最近部署了Senvol的ML软件评估3D打印导弹部件的效能并且使用类似的模拟,宾夕法尼亚州国家的工程师现在正在寻求资格获得基于合金的方法,尽管适用于较大格式的应用。

ARL旨在使用Senvol的ML算法来开发一种用于限定3D印刷导弹部件的方法。通过ARL照片。
美国陆军越来越多地利用基于模拟的方法来限定3D印刷部件以便在战斗情景中的最终用途。通过ARL照片。

宾夕法尼亚州立大学的新方法

虽然很明显,稳健的3D印刷金属部件具有巨大潜力,当涉及军事屏蔽时,一些性能合金可能难以处理。特别地,与常规材料相比,高档钢更容易发生裂缝,并且与传统材料相比,具有低可焊性,限制了其与防御相关的应用。

为了解决这个问题,Basak现在打算与项目的主要调查员Todd Palmer合作,开发优化的电线制造工艺。与粉末联合机器相反,工程师预计采用基于电线的方法可以使它们能够更具成本效益,同时浪费更少的材料。

据帕尔默说,宾夕法尼亚州的国家是唯一的,可以进行研究:“我们在AM周围的垂直整合是宾夕法尼亚州的实际优势,”帕尔默说。“我们在实验方面有专家,以及材料,数值方法和机器学习。这就是我们分开的东西:我们可以将这些人带到跨学科。“

在项目本身期间,该团队将在模拟端部性能之前使用计算机建模来使用计算机建模来测试和优化其过程的参数。一旦完善,工程师则旨在实际评估其方法,使用Penn State的机器创建大型测试部件,并产生可能在未来的最终使用军事方案中证明有用的实验数据。

对于Basak,可以访问Penn State的广泛的3D印刷资源,对测试其方法的功效至关重要。“在这个项目中,我们正在探索非常大的结构,”巴萨克斯结束。“如果我们没有足够大的3D打印机来创造这些,我们就无法做得很多。但我们有很多,我们将需要他们所有人都能成功完成这个项目。“

L-DED的最新创新

电线喂养的初步是与类似粉末技术的更快和更便宜的替代品,席亚基已成为该地区的市场领导者之一,其高沉积速率EBAM 3D打印机

该公司经常在NDA下的3D打印防御相关零件签约,但在2017年,它选择宣传一个看到它制作A的项目金属AUV潜水艇组件。在其他地方,EBAM也被用来创造飞机翼的内部结构,反映了电线喂养技术的广泛潜力。

同样,Reliance Precision.哈德斯菲尔德大学正在努力EBAM的潜在替代品作为一个创新英国支持项目。这个工程师联合团队本质上是在尝试开发一个优化的基于eb的流程,以推动该技术在更广泛的行业采用。

同样的,混合制造技术(HMT)还领导了一个创新英国项目,这是专注于快速跟踪研发的一个新的紧凑型线馈系统。一旦新的DED设计准备就绪,HMT打算与之合作双胞胎时代电线,以优化其业绩,加快其市场占有率。

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特色图像显示了一个印刷的坦克的模型。图片由宾州州立通过iStock, DEVRIMB提供。

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