通过将燃油喷嘴、管道和阀门等多部件重新设计为一体部件,工程师可以减轻重量,简化组装,降低成本。

密苏里州科技大学是这种添加剂制造业趋势的最前沿。其激光辅助制造工艺实验室(灯)专注于如何利用尖端技术生产更强大,而且比传统制造工艺生产更强的金属部件。

灯最初由国家科学基金会于1998年资助。该目的是测试吹粉金属沉积过程如何用于快速原型制造和快速制造。

“目前,灯具的主要焦点是精密金属部件的添加和修复,”弗兰克Liou他是机械工程教授,并担任LAMP的主任。“然而,我们也(研究了激光的能力)用于切割、标记和焊接。”

3名教师和25名学生参与了LAMP研究。大多数研发活动都集中在航空工业和轻量化材料上,比如钛和英科乃尔。研究项目主要围绕过程建模、修复和
使用添加剂制造的包层,混合制造和先进材料。

“我们的研究表明,我们可以直接从CAD模型制作CNC级精密金属部件,[这使]快速制造或修复可行,”Liou说。“灯制造的部件更强大,比传统制造工艺生产的零件更好。此外,我们可以制造零件,如关键承载部件,目前不可用的新材料。

“我们正在研究功能上变化的功能梯度材料,逐渐超过成分和结构,导致材料性质的相应变化,”加入荔枝。“换句话说,我们可以使用此过程使零件具有不可用的材料属性。”

来自美国宇航局的资助,李某和他的同事目前正在运行计算机模拟的流程,这可能导致空间局的更强大,更耐用的材料。该过程涉及使用高功率激光器,以熔化粉末材料的小颗粒,因为它们离开喷嘴以产生三维形状,层通过层。

“与铣削、机械加工或锻造等传统方法相比,增材制造方法会产生更致密、更坚固的材料,”Liou指出。“使用添加法制造的钢零件比加工的钢坚固10%。”

灯泡团队还结合了添加剂制造,以更传统的方法创造材料。李某呼吁这种方法“混合制造”。

刘先生和他的同事们希望用钢铁和铜等两种不同的金属制造飞机部件,然后用自动计算机数控加工将部件的粗糙边缘磨平。

“这是一个独特的混合制造系统,具有必要的加工规划软件,”刘先生说。“该系统已由几家公司对其生产的部件进行了广泛测试,包括拉伸测试和疲劳测试。

“在许多航空航天或生物医学应用中,你不能承受材料的金属疲劳或开裂,”刘先生说。“重要的是要了解沉积的金属与表面的结合程度。”

LAMP最近从美国宇航局获得了75万美元,用于支持下一步的研究:制造在自然界中通常观察不到的新材料。“这项研究可能会产生更坚固的金属,以及一种修复昂贵部件的方法,而不是将它们报废,”刘先生说。