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美国军队使用空军发明的钢合金3D打印超强钢部件

2019-3-18 9:34:57 点击:
    在美国陆军作战能力发展司令部的陆军研究实验室,材料制造科学家使用空军发明的钢合金进行3D打印超高强度的复杂几何形状。

图片:美国陆军
   “我认为这将真正彻底改变物流,”该实验室制造科学和技术部门的团队负责人Brandon McWilliams博士说。 “增材制造将对维持产生巨大影响。”虽然进展保持稳定,McWilliams说可靠的3D打印金属部件还有很长的路要走。但它的好处将是巨大的。“你真的可以减少你的物流足迹,”他说。 “只要您拥有原材料和打印机,您就可以随心所欲地制作任何需要的物品,而不必担心携带整车,或者装载大量备件。”
       陆军研究人员正在使用AF96的粉末,AF96是一种超强特种钢合金,最初是由美国空军粉末床融合工艺开发的,这是一种基于粉末的3D打印技术。与使用粘合剂液体将建筑材料的颗粒粘合在一起的粘合剂喷射3D打印不同,粉末床熔合技术使用电子束作为熔化过程的能量源。 3D打印机的激光选择性地将粉末熔化成图案,然后打印机用另一层粉末涂覆底板并重复该过程。
        McWilliam团队的材料工程师Andelle Kudzal博士说:“我们能够打印出具有内部结构的零件,这些零件在使用铣床或机床零件时不一定能够以很大的尺寸精度制造。”由此产生的部件具有复杂的设计特征,没有模具可以创造。陆军研究人员表示,这种钢合金具有惊人的品质,更重要的是地面车辆更换零件的潜在应用。“我们刚刚印刷并开发加工周长的这种材料可能比商业上可获得的材料强约50%,”McWilliams说。

       但3D打印部分是否会在战场场景中按需运行? “我们已经为M1 Abrams [主战坦克]涡轮发动机打印了一些空气扇,我们可以提供这部分,他们可以使用它,并且让它正常工作。”McWilliams说。 “但它不是一个合格的部分。就战场情况来说,如果这对于任务来说很重要,可能会让你的坦克再次运行几个小时或几天,但另一方面,我们仍然需要能够回答,这是否与OEM [原始设备制造商]部件一样好?“

       研究人员表示,他们正在计划两个战略,一个是战场维持,现有部件的替换和支持遗留系统,第二个是关于期货系统。“这就是我们与原始设备制造商和行业进行整合的地方,看看他们正在研究的事情,看看我们如何才能更好地推动最先进的产品,”McWilliams说。

        空军最初开发的这种合金用于掩体炸弹应用。他们需要一种非常高强度和高硬度的金属,同时它们也必需是经济实用的。“军队的好处在于它具有广泛的应用范围。我们对地面战车感兴趣,因此它可以用于替换零件,”McWilliams说。 “现在地面车辆中的很多部件都是钢制的。所以这可以作为替代品而不必担心材料特性,因为你知道它会变得更好。”

         目前,该实验室正在与行业和学术研究人员密切合作,对新合金设计进行建模,执行计算热力学,并加快向士兵提供材料的过程。

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