改進(jìn)金屬3D打印支撐讓成本降低20%，獲100萬(wàn)美元獎(jiǎng)勵(lì)將用于核能工業(yè)

2018年7月16日，南極熊從外媒獲悉，美國(guó)匹茲堡大學(xué)Swanson工程學(xué)院的一組研究人員獲得了100萬(wàn)美元的資金，用于通過(guò)增材制造推進(jìn)核電站部件的設(shè)計(jì)和制造。 該獎(jiǎng)項(xiàng)是美國(guó)能源部（DOE）核能核能技術(shù)（NEET）計(jì)劃的一部分。

△To博士站在斯旺森學(xué)校ANSYS增材制造研究實(shí)驗(yàn)室的EOS DMLS M290旁邊。

增材制造工藝需要支撐結(jié)構(gòu)以在打印期間保持部件的結(jié)構(gòu)完整性。 不幸的是，移除這些支撐件不僅昂貴，而且如果支撐件位于物品的內(nèi)部也可能難以實(shí)現(xiàn)。 迄今為止，3D打印技術(shù)一直難以在核工業(yè)中找到應(yīng)用，這需要經(jīng)濟(jì)有效地制造復(fù)雜的部件。

這項(xiàng)新穎的研究將由Swanson學(xué)院機(jī)械工程和材料科學(xué)（MEMS）副教授Albert To領(lǐng)導(dǎo)。 共同研究人員包括Pitt的MEMS助理教授Wei Xiong和科羅拉多礦業(yè)學(xué)院機(jī)械工程助理教授Owen Hildreth。

該團(tuán)隊(duì)的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的支撐，更好的拓?fù)鋬?yōu)化和改進(jìn)的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如果成功，它有可能以更低的成本生產(chǎn)最先進(jìn)的核部件，具有最小的變形和更大的結(jié)構(gòu)完整性。

“在增材制造的科學(xué)理解中仍然存在許多差距，尤其是在減少構(gòu)建失敗和成本的同時(shí)優(yōu)化裝配過(guò)程，”Albert To和Wei Xiong教授解釋到。 “......通過(guò)集成可溶解支撐，拓?fù)鋬?yōu)化，微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們有機(jī)會(huì)大幅降低AM組件的后處理成本，同時(shí)確保具有復(fù)雜內(nèi)部特征的設(shè)計(jì)的可制造性，如核工業(yè)所需的那些�！�

△由于激光粉末床增材制造過(guò)程中的過(guò)度殘余變形，導(dǎo)致復(fù)雜部件的構(gòu)造失敗。 圖片來(lái)源：Swanson工程學(xué)院

根據(jù)Hildreth的說(shuō)法，后處理占AM產(chǎn)品生產(chǎn)成本的30％到70％，支撐的拆除占這些成本的大部分。 “我們的可溶解支撐技術(shù)將使制造成本降低20％，并將制造時(shí)間表改善至少六個(gè)月，”他解釋道。

“這項(xiàng)工作將有助于為不僅僅是核應(yīng)用提供可溶解的支持，而且可以為更廣泛的金屬AM社區(qū)帶來(lái)支撐的技術(shù)方案，從而可以顯著降低成本。 Metal AM預(yù)計(jì)將在五年內(nèi)成為價(jià)值212億美元的行業(yè)，這些可拆卸支撐可為行業(yè)節(jié)省100億美元，同時(shí)還可擴(kuò)大設(shè)計(jì)自由度并減少后處理加工。


編譯自：3ders