ORNL结合3D打印和金属铸造创建更强的组件

随着3D打印的炒作力度下降，人们对其潜力的期望已经改变并变得更加现实。事实上， 3D打印技术 可以改变制造业，但是其不能消除其他的制造方法，其被视为可以和其他技术一起使用的技术，而不是替代它们。

将3D打印与数控加工结合在一起的混合机器越来越普及，但数控系统远未成为3D打印结合创造新工艺的唯一制造方法。铸造是一种古老的制造方法之一。它的有效性使其广泛使用，但在许多情况下，3D打印也得到了增强。 最近使用这两种技术的一个例子就是创建一个比使用更典型的制造方法所创造的飞机座椅框架要轻得多的飞机座椅框架。该过程也比单独铸造更快 ，尽管铸造是一个有效的过程，但它是一个耗时的步骤，包括蜡模型的创建、陶瓷模型的涂层和原始模型在烤箱中燃烧形成模具，随后将熔融金属浇注到模具中以形成最终部件。 3D打印使得初始模具的创建更便宜和更快，并且如橡树岭国家实验室（ORNL）最近发现的，3D打印与传统铸造的结合也生产出更强大、更耐损的部件。在最近发表的题为“Damage-tolerant metallic composites via melt infiltration of additively manufactured preforms”的文章中，ORNL的研究人员详细介绍了他们如何使用两种方法制造强复合金属部件。


该过程涉及3D打印钢格子，然后在其上浇铸铝合金，在传统的金属铸造的变化中。对于39 vol%钢的部件的拉伸试验比单独的铝合金的断裂应变显示出一个数量级的改善。 研究人员表示：“经过测试的拉伸试样的检查表明，这种特殊的损伤容限是组分互穿结构的结果。这些结果证明，这种渗透处理途径避免了金属间形成开裂和分辨率差的问题，从而限制了目前用于打印金属复合材料的基于熔化的3D打印技术。” 该工艺是为需要同时优化热和机械性能的汽车和其他应用开发的。


ORNL的作者介绍说：“这种可扩展的处理策略可用于实现特定的组件功能，使材料设计师能够对微观结构和材料特性进行前所未有的控制。” 在这种情况下，3D打印和传统铸造在加强其所创造的部件的同时相互加强。研究成员来自ORNL以及莱斯大学，包括Alexander E. Pawlowski、Zachary C. Cordero、Matthew R. French、Thomas R. Muth、J. Keith Carver、Ralph B. Dinwiddie、Amelia M. Elliott、Amit Shyam和Derek A. Splitter。