晶界工程：AlphaSTAR和DLA向商业化迈出了一大步，在需要的地方按需改进部件

南极熊导读：晶界工程可以改善3D打印部件的机械应变、裂纹扩展和疲劳性能。它将为国防部增材制造组件供应链的设计带来重大进步，这些组件具有灵活和可扩展性。

△金属3D打印零件示例

2023年2月6日，南极熊获悉，3D打印技术公司AlphaSTAR与国防后勤局(DLA)为共同推进晶界工程(GBE)应用而继续合作，并取得了新的进展。事实上，为了推进晶界工程的发展，这并不是双方的首次合作。

△两把刀的分析和新合金成分的验证

在30多年的时间里，AlphaSTAR与国防部和支持机构，在关键任务应用程序方面进行了多次合作。然而，他们最近的合作同样涉及推进GBE发展，最终于去年12月在坦帕举行的DMC会议上展示了战斗武器的生产，具体来说是大马士革钢刀，这是一个重大的突破。

特别是向人们展示的是定制刀具的按需打印技术，同时定制用于制造它们的不锈钢的微观结构，以针对不同的应用优化刀具。

作为国防部供应链的核心角色，DLA的战略目标一直是建立一个灵活的供应链，以加快初始建造、维修和更换零件的速度，从而使军队和国防机构尽可能装备精良。因此，利用和促进3D打印等新技术的发展，它的核心使命是“为战士任务提供精良和具有杀伤力的装备”。

现在，随着3D打印转向大规模生产，新的突破正在为DLA利用3D打印技术的更多优势铺平道路，并为GBE等新兴技术接触商业客户开辟新的市场。这正是DLA支持晶界工程发展的原因，因为它充分释放了增材制造材料的潜力，并呼吁3D打印行业进一步推进该技术的进步。所以，由包括通用电气研究中心(GERC)、密歇根大学(UoM)和Quadrus公司领导的AlphaSTAR Technology Solutions (ATS)技术解决方案联盟接受了这一挑战，并取得了多项令人瞩目的突破。

△AlphaSTAR通过多种算法减少费用和加快开发速度

从工程的角度来看，该团队的创新包括经过验证的金属3D打印算法、模块和集成计算工具，可以根据合金成分、沉淀物的存在、纳米/微材料夹杂物的使用以及工艺参数的改变，以利用3D打印平台内的热循环。这些性能提高了材料的性能，包括提高抗应力、抗腐蚀和抗开裂性，以及在晶粒尺寸和边界角度方面的理想结构，以及优化并最终定制构建结果的能力。

研究小组采用了(1)ICME热物理;(2)工艺流程图;(3)熔池工程;(4)晶界工程。这是新颖的，因为AlphaSTAR利用其GENOA 3DP软件环境，来识别改善材料性能所需的成分(成分)和配方(改进的构建计划-可转移到G代码)以确保它发生。仿真能力通过刀具的制造得到验证，这些刀具最终将承受服务负载以评估强度和柔韧性。打印刀具结合了改进的微观结构（GENOA 3DP：TMg + 晶界工程）和改进的性能（GENOA：虚拟成品性能满足规范)。

△GENOA 3DP是一款建模软件，它可以对聚合物和金属应用中的各种增材制造工艺和材料进行建模

从实际的角度来看，由AlphaSTAR领导的团队使用晶界工程制造大马士革钢刀向DLA证明，可以在需要的地方按需制造强度和柔韧性方面的改进部件，而不是在遥远的工厂里长时间储存，等待需要和理由。同样重要的是，扩展这门科学以提高汽车、航空航天、工业、消费品、电子和医疗设备等其它行业制造产品的有效性和质量。

AlphaSTAR与DLA的项目强调了它们在3D打印过程中进行模拟、构建优化和结合晶界工程的零件鉴定，如何使初始产品更容易开发和获得。它通过仿真软件扩展知识并增加对物理现象的理解，从而减少基于反复试验的风险和生产周期。总而言之，所有这一切同时为国防部供应链带来直接利益，并帮助军队变得更强大。