宾夕法尼亚州立大学获得3M资助,研究金属3D打印的质量控制方法。

宾夕法尼亚州立大学(PSU)从科技公司3M获得了价值18万美元的资助,用于探索金属3D打印的质量控制方法。

该笔赠款可续期长达3年,总额为54万美元,是双方推动增材制造研究和其他活动的协议的一部分。

“3M公司正在资助这笔赠款,但更重要的是,该公司将成为这个项目的紧密合作者,”地球与矿物科学学院材料科学与工程首席研究员兼副教授Allison Beese说。”宾夕法尼亚州立大学的研究人员将确保科学的严谨性,而3M公司–工业快速成型制造领域的领导者–将指导行业的相关性,继续建立3M公司和宾夕法尼亚州立大学之间的强大伙伴关系。”

在过去的几年里,PSU开展了各种增材制造研究项目,此外还推出了自己的研究生课程,帮助工程师解决3D打印领域出现的法律问题。

2018年,PSU的研究人员创造了一种新颖的3D打印方法,以创建具有微孔的组织构件,涉及从人类脂肪中提取的3D打印干细胞与海藻中发现的海藻酸钠多孔体混合。不久之后,宾夕法尼亚州立大学的另一个研究团队想出了一种方法,利用高精度的纳米级3D打印技术,最大限度地提高LED灯泡的发光量。

最近,PSU在参与NASA的3D打印火星栖息地挑战赛后,获得了7.5万美元用于开发其3D打印混凝土系统。该多学科团队旨在利用这笔款项设计高性能、可持续的混凝土,并将新型水泥基混合物用于其六轴机器人快速成型制造机。

PSU团队将使用无损评估(NDE)方法,即在不伤害零件或系统的情况下进行测试,来评估3D打印零件。特别是,该团队将重点研究粘结剂喷射的质量控制方法,粘结剂喷射是一种将粉末颗粒和粘合剂的重复层结合起来的增材制造工艺。

“我们正试图对如何将粘结剂喷射工艺与零件的微观结构和质量联系起来形成详细的科学认识,”Beese补充道。”在一天结束时,有人应该能够使用NDE来评估一个零件,以确定该零件是否适合使用,并确切地知道其微观结构中的什么导致了好或坏的性能。”

因此,研究人员将探索所使用的工艺、零件的微观结构及其机械性能之间的联系,以便更清楚地了解失效的原因,以及如何因此而改进制造方法。

在整个调查过程中,PSU团队将使用超声波无损检测,这包括向材料发送超声波并观察其运动。通过这种方法,研究人员将能够识别影响其机械性能的零件结构中的微观特征和缺陷。

使用超声波无损检测将帮助研究小组在性能失败或成功发生之前就进行预测,并允许他们从结果中得出结论。理解工艺、结构、属性和性能(PSPP)之间的联系,还将深入了解如何通过改变材料和制造工艺来重新设计和优化零件。

“我们的目标是开发将超声波测量与微观结构联系起来的模型,并与Beese博士合作,将微观结构分析与机械性能联系起来,”PSU工程科学和力学助理教授、联合首席研究员Andrea Arguelles说。”我们的最终目标是开发一种超声波方法和模型,为制造商提供零件性能的预测。”

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