美国增材制造创新机构宣布授出5个增材制造定向项目

来源： 国防制造

据美国国家增材制造创新机构网站5月15日报道，由美国国防部、美国国防部长办公室制造与工业基础政策办公室(OSD/MIBP)通过空军研究实验室(AFRL)进行资助的“面向快速鉴定的先进工具”（Advanced Tools forRapid Qualification，ATRQ）定向项目授予5个项目团队，将为其提供约390万美元资助，项目团队至少提供195万美元的配套资金，项目总经费约为590万美元。

5个项目主要围绕识别和解决由于腐蚀引起的激光粉末床熔融（LPBF）部件的缺陷和故障，以及由于恶劣环境导致聚合物部件的降解。通过项目研究，有助于认识缺陷、故障和部件性能下降的根本原因，从而显著改进部件的设计及制造工艺。这些项目预计将于2019年6月启动。

第一个项目由诺斯罗普·格鲁曼系统公司与代顿大学研究所（UDRI）合作，旨在更好地了解激光粉末床熔融（LPBF）AlSi10Mg铝合金粉末所制造组件的腐蚀机理。目前激光粉末床熔融AlSi10Mg等合金表现出增材制造独有的腐蚀特性，这取决于制造工件的粗糙度、表面孔隙度、是否存在保护膜以及熔池凝固过程。这种独特的腐蚀特性尚未完全明确，并为在潜在腐蚀环境中服役的重要防御系统采用LPBF部件设置了障碍。特别关注的零件族包括液体冷板、热交换器和飞机外部组件。该项目将以这些零件族为研究基础，制定与LPBF AlSi10Mg腐蚀相关的工艺指南，将材料、工艺、后处理和环境与腐蚀特性联系起来。

第二个项目由威奇塔州立大学国家航空研究所(NIAR)牵头,奥本大学、爱迪生焊接研究所（EWI）、快速原型制造有限责任公司(rp+m)和美国材料与试验协会（ASTM）增材制造卓越中心等参与合作,该项目将围绕战区苛刻、恶劣的环境下，增材制造聚合物材料的性能极限和降解，开发量化评估増材制造聚合物部件使用寿命的方法，以量化增材制造聚合物部件的使用寿命。由于目前仍然难以实现增材制造的逐层验证，以及通过工艺仿真和虚拟许用（virtual allowables）消除物理测试。因此，该项目将建立在先前经验、文档和方法的基础上，开发一组鉴定工具，为未来的多种材料体系（包括UTLEM™9085）和工艺带来飞跃性提升,有助于实现逐层验证的目标,最终减少增材制造部件的性能限制和降解。

第三个项目由3D系统公司牵头，纽波特纽斯造船厂（NNS）、阿克伦大学和诺斯鲁普·格鲁曼创新服务公司(NGIS)参与合作。该项目将制定一份腐蚀性能设计指南，用于增材制造镍基合金625，以尽量减少国防部武器系统中高温合金部件受到海水腐蚀,特别是美国海军舰船组件（从船用海水冷却通道到热交换器和阀门）。此外，地面、海上和空中发射的高速弹药部件在储存于海洋环境或附近时容易遭到腐蚀。随着将金属增材制造集成到供应链的进程加速，工业基地必须了解增材制造部件对腐蚀的敏感性以及后处理的相关影响。该研究将作为设计指南的基础，以优化制造工艺，除防止腐蚀外，还将考虑部件设计和生产中的腐蚀问题。

第四个项目由俄亥俄州立大学牵头，罗尔斯·罗伊斯公司、洛克希德·马丁航空公司、Proto Precision Additive 公司和BlueQuartz软件公司参与合作。该项目旨在研究并开发相应的工具，以克服造成增材制造缺陷的资格障碍,特别激光粉末床熔融（LPBF）工艺及其缺陷对性能的影响。为了实现对缺陷影响(EoD)的基本理解，需要能够以一种可控的方式生成具有代表性的缺陷，以便定量研究缺陷对材料性能的影响及其随后的检测概率(PoD)。该项目团队将开发相关方法，通过交付技术数据包和软件工具集，在相关组件的几何结构中生成多种类型的可控典型缺陷。

第五个项目由宾夕法尼亚州立大学的应用研究实验室牵头,3D系统公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和应用优化（Applied Optimization）公司等参与合作。该项目旨在开发和验证钛合金（Ti-6Al-4V）激光粉末床熔融工艺过程中典型缺陷的产生和表征方法。具体来说，该项目将通过特定的相互作用和工艺变化，在加工过程中复制出缺陷。其中包括，已在激光粉末床熔融工艺中发现的未熔合和球形气孔缺陷，以及有可能影响高质量致密组件的生产，导致其特性和性能下降的缺陷。通过对预先设定位置生成的特定缺陷形态（例如尺寸、形状、方向等）进行验证，创建出用于鉴定增材制造设计、工艺和组件的框架，从而提供所需的工具，大幅提升对激光粉末床熔融工艺缺陷影响的认识。该项目还将根据缺陷特征对材料性能进行可控的系统评估，并建立可靠的、基于模型的指导，从而对部件中的缺陷形态和位置进行一定的限制。