Colaboración con TWI en el Programa de Investigación Central en fusión láser selectiva

Se ha creado un nuevo Programa de Investigación Central (CRP) de TWI en colaboración con HBM Prenscia. El CRP de TWI tiene como objetivo proporcionar una evaluación integral de la mejora del rendimiento de la fatiga mediante la eliminación de la porosidad en el material fabricado de forma aditiva (AM) mediante la fusión láser selectiva (SLM).

Necesidad industrial

Con su mayor libertad de diseño para componentes de formas complejas y su mayor relación de compra a vuelo con un desperdicio de material mínimo en comparación con la fabricación convencional, la SLM de aleaciones metálicas es de gran interés para varias aplicaciones industriales. Sin embargo, existe una falta de datos de diseño de propiedades mecánicas para los materiales AM que den confianza a los diseñadores para diseñar y utilizar piezas SLM. Actualmente, las empresas utilizan la calificación de una sola pieza, lo que resulta en "permisibilidades de diseño" muy conservadoras y altos costos asociados con la calificación de una sola pieza. Del mismo modo, la calidad del componente es sensible a varios factores, incluyendo tanto la configuración del sistema SLM como los parámetros de procesamiento relacionados con sistemas de aleaciones específicos. Estos parámetros afectan significativamente a las poblaciones de defectos resultantes en las microestructuras del material procesado por SLM, que determinan las propiedades mecánicas posteriores construidas. En particular, el rendimiento de la fatiga, que está dictado por el tamaño, la morfología y la fracción volumétrica de los defectos presentes. Aunque las propiedades de tracción se examinan comúnmente, hay muchos menos datos disponibles sobre el rendimiento en fatiga, y cuando están disponibles, a menudo se limitan a un pequeño número de muestras de prueba por condición en la fatiga de bajo ciclo.

Concepto

Este proyecto difiere de un CRP de TWI convencional porque el tamaño y el alcance del programa se extenderán considerablemente para aprovechar recursos adicionales, proporcionados en especie por HBM Prenscia. Junto con el conocimiento experto de TWI sobre el procesamiento de SLM, la Instalación de Caracterización y Pruebas de Materiales Avanzados (AMCT) generará datos estadísticamente significativos sobre el rendimiento de fatiga en una selección de materiales relevantes para la industria (Ti6Al4V, In718, AlSi10Mg). Además, este proyecto tiene como objetivo cuantificar los efectos de las variaciones en el postprocesamiento (HIP frente a no HIP) en la producción de materias primas, la obtención de polvos, el manejo y el reciclaje de polvos en SLM. Por lo tanto, permite a los miembros de TWI tomar decisiones basadas en evidencia en el diseño, modelado y desarrollo de nuevas aplicaciones para componentes SLM, y agregar nuevos datos de materiales de fatiga de tensión-vida para el nCode Base de datos de materiales premium.

Principales resultados del CRP de TWI

Una metodología probada para la obtención de parámetros de proceso SLM optimizados con datos definitivos de rendimiento de fatiga para demostrarlo y respaldarlo.

Conjuntos de datos estadísticamente significativos que comparan el rendimiento de fatiga de distintos materiales (Ti6Al4V, In718, AlSi10Mg) producidos mediante un proceso SLM optimizado.

Un conjunto de directrices sobre la obtención, manipulación y reciclaje del polvo SLM y cómo se pueden aplicar.

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