Forskere 3-D-printer ultrastærke ståldele fra pulver

Soldater, der har brug for reservedele, kan i fremtiden henvende sig til 3D-printere for hurtigt at levere pålidelige og ultrastærke metaldele. Hærens forskere ser på nye teknologier til at skabe stållegeringsdele fra pulver ved hjælp af en laser.

Ved U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory, Forskere i materialefremstilling siger, at denne teknologi kan ændre alt.

"Jeg tror, ​​det virkelig vil revolutionere logistikken, " sagde Dr. Brandon McWilliams, en teamleder i laboratoriets produktionsvidenskabelige og teknologiske branche. "Additiv fremstilling vil have en enorm indflydelse på opretholdelsen."

Mens fremskridtene er stabile, McWilliams sagde at realisere drømmen om hurtigt trykt, pålidelige 3-D metaldele er stadig langt væk; dens fordele vil dog være betydelige.

"Du kan virkelig reducere dit logistiske fodaftryk, " sagde han. "I stedet for at bekymre sig om at bære en hel lastbil, eller konvojer masser af reservedele, så længe du har råvarer og en printer, du kan potentielt lave alt, hvad du har brug for."

Forskerne bruger en legering, der oprindeligt er udviklet af det amerikanske luftvåben. Hæren tilpassede metallet, kaldet AF96, til pulverform. Ved at bruge en metode kaldet Powder Bed Fusion, 3-D-printerens laser smelter selektivt pulveret i et mønster. Printeren belægger derefter byggepladen med endnu et lag pulver, og processen gentages, indtil delen er færdig.

"Vi er i stand til at printe dele op med interne strukturer, som de ikke nødvendigvis ville være i stand til at skabe med så stor dimensionsnøjagtighed, hvor de forsøger at bruge mølle eller maskindel, " sagde Dr. Andelle Kudzal, en materialeingeniør på McWilliams team.

At holde den resulterende del i hånden er sigende. Det føles som et stykke stål, der blev smedet traditionelt, men det har indviklede designfunktioner, som ingen skimmelsvamp kan skabe. Hærens forskere sagde, at denne stållegering har fantastiske kvaliteter og endnu vigtigere potentielle anvendelser til reservedele til jordkøretøjer.

"Dette materiale, som vi lige har printet og udviklet procesperimetre til, er sandsynligvis omkring 50 procent stærkere end noget kommercielt tilgængeligt, " sagde McWilliams.

For hærens applikationer, nøglen til brug er certificering. Vil delen fungere efter behov i et slagmarksscenarie?

"Vi har printet nogle blæsere til M1 Abrams [Main Battle Tank] turbinemotoren, og vi kan levere den del - de kan bruge den, og det virker, " sagde McWilliams. "Men det er ikke en kvalificeret del. Med hensyn til et slagmarksscenarie, der kan være godt nok til at kunne få din tank til at køre igen i timer eller dage, hvis det er vigtigt for missionen, men på den anden side, vi mangler stadig at kunne svare, fungerer dette lige så godt som OEM-delen [producent af originaludstyr]? Virker dette bedre?"

Forskerne sagde, at det kommer ned til to rigtige strategier. Den ene er til opretholdelse af slagmarken, logistikdelen - udskiftning af eksisterende dele og understøttende ældre systemer, men den anden strategi handler om futures-systemer.

"Det er her, vi er mere integrerede med OEM'erne og industrien for at se de ting, de arbejder på, og se, hvordan vi kan gøre tingene bedre for virkelig at skubbe til det avancerede, " sagde McWilliams.

Luftvåbnet udviklede oprindeligt denne legering til bunkersprængende bombeanvendelser. De havde brug for et metal, der var meget højstyrke og høj hårdhed, men de havde også brug for, at det var økonomisk.

"Det gode ved det for hæren er, at det har en bred vifte af anvendelser. Vi har interesse fra jordkampfartøjer, så det kan bruges til reservedele, " sagde McWilliams. "Mange af vores dele i jordkøretøjer er nu stål. Så dette kunne droppes ind som en erstatning for ikke at skulle bekymre dig om materialeegenskaber, fordi du ved, at det bliver bedre."

Laboratoriet arbejder tæt sammen med industrien og akademiske forskere for at modellere nye legeringsdesigns, udføre beregningsmæssig termodynamik og fremskynde processen for at få materialerne til soldater.

"Vi har udviklet en køreplan, og det er en integreret plan, der nu er fokuseret på at understøtte vores moderniseringsprioriteter, men vi er også tæt knyttet til jordbaserede kampvogne, " sagde McWilliams.