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中科煜宸與南京理工大學(xué)在《Virtual and Physical Prototyping》聯(lián)合發(fā)表增材制造最新研究成果

來源:中科煜宸  作者:中科煜宸  時間:2023-06-19 16:35:57  已閱:0

近日,南京理工大學(xué)與中科煜宸在國際權(quán)威期刊《Virtual and Physical Prototyping》聯(lián)合發(fā)表增材制造最新研究成果,論文題目為“Origin of deposition errors and layer-wise control strategies during laser additive manufacturing”。

激光定向能量沉積是一種典型增材制造制造技術(shù),具有沉積效率高、力學(xué)性能強和制造柔性好的特點,對于航空航天、能源jun工等行業(yè)具有重要意義。其通過激光加熱基材表面產(chǎn)生熔池,并使金屬粉末等原料在熔池中經(jīng)歷“加熱-熔化-凝固-冷卻”過程沉積得到致密構(gòu)件。


*圖1. 激光增材制造閉環(huán)結(jié)構(gòu)的沉積誤差


然而,激光定向能量沉積技術(shù)在成形精度控制方面還存在諸多不足,特別是在新結(jié)構(gòu)、新工藝研發(fā)階段存在精度超差甚至是報廢的風(fēng)險。因此,探明熔池劇烈流動與復(fù)雜熱循環(huán)對構(gòu)件成形誤差的影響機制,并建立沉積態(tài)誤差控制方法至關(guān)重要。


*圖2. 宏觀構(gòu)件沉積誤差的逐層解耦分析


該研究揭示了激光增材制造過程中熔池內(nèi)部作用力對沉積偏差的影響機制,在介觀尺度探明了蒸汽反沖壓力、表面張力、熱毛細(xì)力在不同傳熱條件下對熔池形態(tài)的具體作用,繼而闡明了封閉路徑結(jié)構(gòu)在掃描路徑處產(chǎn)生偏差的根本原因。


圖3. 熔池內(nèi)部的速度、溫度與作用力分布


此外,研究還依托高置信度機理模型的解耦分析,揭示了沉積過程中偏差的傳遞和積累規(guī)律,首次預(yù)測并應(yīng)用了熔池重熔對于既有偏差的“削峰填谷”自調(diào)節(jié)機制?;谧哉{(diào)節(jié)機制的多起點打印策略通過最優(yōu)偏置角度,有效控制了既有偏差并通過抑制誤差積累實現(xiàn)了精確打印。該成果將為推動智能化增材制造過程在線監(jiān)測與自動控制、提高增材制造的構(gòu)件質(zhì)量提供重要基礎(chǔ)。

南京理工大學(xué)韋輝亮教授表示,在課題研究過程中使用的中科煜宸激光送粉設(shè)備LDM-8060型金屬打印機為科研探索提供了保障。“平臺集成的大容積成形艙配備有氣體循環(huán)凈化系統(tǒng),密封性好,可滿足不同尺度鈦合金樣件的打印需求。”

韋教授還說到,“該平臺采用精密CNC數(shù)控系統(tǒng),模塊化和開放程度高,能夠根據(jù)需求增加環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、紅外設(shè)備、CCD相機等多種傳感器,為增材制造科研探索提供了強有力的支持。”



截止目前,中科煜宸已與數(shù)家研究所、高校合作進(jìn)行課題研究,為科研教育領(lǐng)域提供更先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)支持。未來,中科煜宸將繼續(xù)攜手更多的高校和科研院所,共同推動增材制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

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