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NIST开发增材制造计量测试平台(AMMT)可实时监测金属过程

2020-07-29| 发布者: www.d83w.com | 查看: 1420|原作者: 东部三维网

摘要:美国国家标准技术研究院(NIST)正在开发和测试定制的3D打印机增材制造计量测试平台(AMMT),以优化金属3D打印技术。使用此打印机,研究人员可以完全控制打印过程,以进行实时深入研究。这项研究将有

美国国家标准技术研究院(NIST)正在开发和测试定制的3D打印机增材制造计量测试平台(AMMT),以优化金属3D打印技术。使用此打印机,研究人员可以完全控制打印过程,以进行实时深入研究。这项研究将有助于生产用于金属3D打印的新监视和计量工具。

随着3D打印技术在制造领域的深入发展,生产过程中出现了许多缺陷。例如,金属3D打印部件通常在打印层中有一些小间隙,这将导致应力累积,降低打印结构的性能,并最终导致翘曲或开裂问题。为此,NIST工程实验室和物理测量实验室联手开发了AMMT,以解决金属增材制造中日益增长的质量控制问题。

NIST研究人员收集有关3D打印过程的基本信息,包括熔融金属的温度以及如何降低应力,这可以帮助研究人员找到合适的传感器,并使3D打印机用户更多地了解设备内部的状况。当前,在增材制造领域,传感器和监视系统已被集成到3D打印机中,NIST希望为要求精确测量熔融金属温度的方法开发具有相同性能的平台。

AMMT的工作方式就像传统的金属3D打印机一样,激光熔化金属粉末并逐层打印零件的形状。区别在于AMMT打印过程是完全开放的,可以实时修改。激光的速度可以控制在10 kHz(每10微秒)。这使研究人员可以获得更严格的过程处理反馈回路,以清楚地了解正在发生的事情以及如何进行改进。

目前,AMMT能够熔化三种常见类型的金属粉末,例如钛,钴铬合金和镍合金。 3D打印中出现的大多数问题是在金属熔化之前的粉末熔化过程中发生的,因此NIST研究小组决定准确测量熔化金属所需的温度。最好的方法是测量从“熔池”反射的光的性质。光的颜色会随液态金属的热量而变化,获得有关各种波长的亮度信息有助于确定3D打印过程中物体的温度变化。

根据研究人员,温度传感器为大多数3D打印机用户提供了足够的信息,以优化打印过程。但是,NSIT研究团队的目标是获得绝对温度测量值并最终获得全面的表面温度图。当前,研究人员正在使用具有特殊消色差的镜头相机来测量某些较长波长的亮度。对于较短波长的蓝色可见光测量,即较高的温度,需要使用不同的方法。为此,在接下来的一年半中,研究人员将研究一种称为TEMPS(熔体,粉末和固体的温度和辐射强度)的新型传感器系统。该系统由多个光谱仪和一个半球反射仪组成,研究人员说,TEMPS系统可用于实现三倍波长范围的放大和扩展。随着这种计量技术的发展,也有可能开发出可以测量其他类型金属粉末的传感器。

最后,NIST的测量技术甚至可以在3D打印之外应用,因为它的技术还适用于观察经受极端高温变化的任何固体材料,例如高超音速飞机的机头。 NIST研究表明,使用3D打印技术不仅可以改变制造业,而且可以促进在各个领域的重要研究。 (北方科技情报学院王朝阳)



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