Лазерный мир

Команда инженеров на протяжении десятилетий совершенствовала технологию лазерной порошковой наплавки, чтобы можно было использовать больше материалов для аддитивного производства.

Посредством лазерной порошковой наплавки детали, изготовленные из различных материалов, могут быть изготовлены как единое целое; таким образом, конкретные материалы могут быть размещены именно там, где требуются их свойства. Это предлагает, например, перспективу более легких, качественных и экономичных лопастей для газовых турбин. Инженеры из Фраунгоферовского института материаловедения и лучевой технологии (Fraunhofer IWS; Дрезден, Германия) на протяжении десятилетий совершенствовали сварку методом лазерной порошковой наплавки, чтобы можно было использовать больше материалов для аддитивного производства. В этой процедуре система подает различные порошки наполнителя в зону процесса — там лазер расплавляет порошок и осаждает его на поверхности заготовки. В результате требуемая деталь генерируется в послойном процессе.

«Одним из преимуществ этой аддитивной процедуры является то, что мы можем очень гибко адаптировать процесс к требованиям высокопроизводительных материалов», — объясняет Майкл Мюллер, администратор проекта Fraunhofer IWS. Таким образом, также возможно, например, печатать сплавы на основе никеля, которые трудно сваривать и обрабатывать традиционными способами. Тем не менее, это работает, только если температура, порошки, скорость подачи и другие параметры являются правильными.

В рамках проекта Fraunhofer futureAM — Аддитивное производство следующего поколения — инженеры Fraunhofer IWS регистрируют многочисленные данные датчиков с очень высокой частотой дискретизации для этой цели. В результате  это создает большие объемы данных , которые людям трудно понять.

Fraunhofer IWS Dresden разработал базу данных процессов и материалов, в которой хранятся все детали изготовленных компонентов; эта база данных позволяет делать сложные выводы между результатами наплавки и уже полученными данными. Тем не менее, специалисты Fraunhofer используют искусственный интеллект (AI) и машинное обучение, которые также изучаются в рабочей группе под руководством профессора Karol Kozak, руководителя отдела обработки изображений и управление данными в Fraunhofer IWS, чтобы найти скрытые связи в этих потоках сигналов. Например, специальные алгоритмы анализа связывают измеренные значения датчиков с базой данных порошка института и оценивают дальнейшие параметры процесса, и постепенно машины учатся принимать собственные решения. Например, они могут сами определить, допустимо ли небольшое повышение температуры в процессе сварки, или же они должны принять немедленные контрмеры, прежде чем вся деталь окажется браком.

Например, авиационные двигатели могли бы работать более эффективно и при более высоких температурах, если бы большинство материалов уже не выходило из строя при температурах около 1200 °. По общему признанию, есть материалы, которые могут противостоять таким высоким температурам, но они очень дороги и трудны для обработки с использованием традиционных методов. Аддитивное производство предназначено для решения этой дилеммы и может помочь в достижении более рентабельного дизайна.

«Используя лазерную порошковую наплавку, мы можем подавать различные порошки в технологическую зону одновременно или последовательно с точно регулируемыми скоростями подачи», — объясняет Мюллер. «Разработка всей детали из особого материала не очень эффективна, поскольку деталь не подвергается воздействию одинакового тепла во всех точках».

Химический анализ геометрии испытания подтверждает переход материала; цвета иллюстрируют непрерывный переход от сплава Merl72 на основе кобальта к суперсплаву на основе никеля IN 718 (желтый: кобальт, синий: никель, оранжевый: алюминий). Fraunhofer IWS

В рамках будущего проекта Fraunhofer IWS и пяти других институтов Fraunhofer объединяют эту технологию и приобретают дополнительный опыт, чтобы вывести аддитивное производство на новый уровень. К лету 2020 года они хотят интегрировать весь свой опыт в цепочку процессов аддитивного производства и продемонстрировать ее на реалистичных деталях.

Автор Industrial Laser Solutions Editors

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите iws.fraunhofer.de.

Источник: https://www.industrial-lasers.com/additive-manufacturing/article/14033816/futuream-project-discovers-superalloys-for-additive-manufacturing