美国陆军为伍斯特理工拨款2500万美元开发冷喷涂3D打印材料

来源: 中国3D打印网

9月12日讯,马萨诸塞州伍斯特理工学院(WPI)获得了美国陆军作战能力发展指挥部陆军研究实验室(CCDC-ARL)颁发的三年2500万美元奖金,用于为战场开发金属冷喷涂增材制造(CSAM)工艺。在该项目中,WPI的任务是对合金进行表征和测试,最终能够生产和修复军用级部件。这消除了制造军用新部件的广泛等待时间和高成本。

美国陆军为伍斯特理工拨款2500万美元开发冷喷涂3D打印材料

WPI材料加工数据中心主任,ARL项目首席研究员Danielle Cote说:“冷喷涂是一种基础技术,在军事和其他领域具有广泛的应用前景。”


ARL对冷喷涂添加剂制造的兴趣


CSAM使用加压气体将金属粉末沉积到接近超音速的速度。在没有首先熔化粉末的情况下,由于冲击力,喷雾在接触时粘附到金属上。该过程可以简化为便携式手持式涂敷器,这使其在现场使用具有吸引力。该技术先前已被工程师用于修理发动机变速箱和制造电动机。


“如果你正在执行任务并且需要快速移动到一个更安全的地方,并且车辆上的关键部分会中断,那么除非你能够快速修复它,否则你会被困住。这就是冷喷雾的来源。“Cote补充道。“军队对冷喷3D打印感兴趣是一种修复技术[修复一个零件比更换它更便宜],你可以更快地恢复使用设备,因此陆军对此感兴趣。“

美国陆军为伍斯特理工拨款2500万美元开发冷喷涂3D打印材料

上个月,ARL还授予新泽西州罗文大学1450万美元用于开发聚合物CSAM。作为ARL项目的一部分,WPI研究团队还将与多家分包商合作,包括加州大学欧文分校,马萨诸塞州洛厄尔大学和宾夕法尼亚州立大学。


定制CSAM金属粉末


对于大多数制造方法,例如铸造和锻造,通过首先熔化然后热处理来改变金属合金。另一方面,合金在冷喷涂之前不会熔化,也不会在涂覆后进行热处理。 CSAM不要求合金能够熔化应用。因此,与其他制造方法相比,研究团队可以获得更广泛的潜在材料。为了开发和研究纳米级粉末的化学和结构特性,WPI已经获得了各种设备作为ARL奖的一部分。这些工具包括SEM / EDS单元,同步激光衍射和动态图像粒子分析仪等工具,用于测定粉末形态,纳米压头用于测量纳米级机械性能。


该团队发现,通过逐步加热,冷喷粉的性能可以进行微调和增强。开发计算模型以确定所选择的合金用于研究和采用的热处理方案。该模型基于广泛的实验室实验,并利用WPI丰富的金属属性数据库,为特定冷喷涂应用定制设计粉末提供了可能和更有效的方法。

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通过CSAM提高军事准备程度


WPI的粉末改性技术可以制造具有高强度,韧性和延展性的工程级合金。例如,更换直升机变速箱通常需要数月甚至数年。特别是变速箱需要经常维护,维修和更换的成本很高。另一方面,CSAM可以有效地修理或甚至制造变速箱的部件,使直升机快速返回空中。虽然ARL的主要重点是修理合金,但该奖项还允许WPI探索战场之外的CSAM应用,例如在设备上应用抗菌铜涂层。此外,WPI机器人工程计划的研究人员将探索使用多轴机器人来自动化CSAM。


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