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发表在Nature杂志的3D打印高强度铝获得商业化注册

作者:admin时间:2019-09-29 20:10

  3D科学谷曾在《HRL实验室3D打印高强度铝合金的方法,可用于制造更丰富的金属3D打印材料》一文中介绍过,在超过5,500种合金材料中,绝大多数材料仍无法通过金属3D打印技术制造。

  美国HRL 实验室指出,影响合金材料在增材制造工艺中使用的原因是,打印过程中材料的熔融和凝固产生了具有大柱晶粒和周期性裂纹的微观结构。而2017年,HRL 实验室通过在增材制造材料中引入纳米颗粒成核剂的方式来解决了这一问题。

  如今,为了进入商业化过程,HRL实验室成功将这种合金注册下来,这将永远将HRL与这种特殊的合金成分联系在一起。

  当使用铝合金材料Al7075和Al6061的时候,在激光高能环境中进行金属3D打印会导致金属部件遭受严重热裂纹,HRL的研究人员根据晶体学信息选择了锆基纳米颗粒成核剂,并将它们组合到了7075和6061系列铝合金粉末中。

  在用成核剂进行功能化之后,这些先前与增材制造制造不相容的高强度铝合金可以通过粉末床选择性激光熔化SLM设备进行成功的加工。成型后的材料无裂纹,等轴(即,其长度,宽度和高度上的晶粒大致相等),实现了细晶粒微观结构,并与锻造材料具有相当的材料强度。

  这一技术可用于研发更多种类的3D打印合金粉末材料,这些材料不仅可以应用在粉末床选择性激光熔化3D打印设备,还可以用于粉末床电子束熔化和基于定向能量沉积3D打印技术的设备中。

  于是在成功开发出纳米颗粒成核剂之后,HRL就面临着如何在商业化这项技术的同时获得技术保护的问题。

  而在商业化方面,美国铝业协会负责监督整个行业使用的合金注册和产品标准。该协会的新增材制造合金注册系统于2019年2月推出,以响应越来越多的增材制造合金,第一个注册的正是HRL实验室的高强度铝。

  对于用于增材制造合金的铝粉,HRL的注册号为7A77.50,合金的注册号为7A77.60L。

  从本质上讲,这将永远将HRL实验室与这种特殊的合金成分联系起来,这些合金总是可以追溯到HRL,就像DNA签名一样。

  作为铝业在美国的主要代言人,美国铝业协会为制造商和决策者提供全球标准,统计数据和专业知识。该协会还提供商业咨询服务,可持续性研究和行业专业知识服务,铝业协会致力于推动铝作为全球可持续发展的首选材料。

  当HRL实验室寻求美国铝业协会的帮助的时候,他们还没有针对于3D打印的铝合金注册系统,所以他们决定创建一个新的系统来注册3D打印材料,于是HRL实验室的3D打印高强度铝成为他们系统中的首款材料。

  位于加利福尼亚州Malibu的HRL 实验室,是由波音公司和通用汽车公司所合作拥有的专业从事研究传感器和材料、 信息和系统科学、 应用电磁学和微电子的研究和发展实验室。

  根据3D科学谷的市场观察,HRL 实验室的研究成果具有前沿性的科技突破,且具备很强的商业应用场景的特点。

  早在2016年,HRL就公布了其开发出一种新技术,使用这种技术3D打印的超强陶瓷材料能够承受超过1400摄氏度高温,该技术处于全球性的前沿技术地位。

  HRL 目前可3D打印两类陶瓷。一类是大、 非常轻量级的点阵晶格结构,可以用于飞机和航天器的耐热板及其他外部部件。一类是小但复杂零件用于喷气发动机和火箭的机电系统或组件。而目前,没有任何材料可以承受超音速飞行过程中产生的极端热量和压力,而 3D打印陶瓷可能就是解决这个问题的方法。

  HRL实验室除了开发了3D打印高强度铝合金,并开发了3D打印耐高温陶瓷材料。他们还为国防高级研究计划局(DARPA)研发了世界上最轻的金属结构。这种结构的重量比塑料更轻,壁结构比人的头发丝还细一千倍,密度仅为0.9毫克/ CC,该结构是一种由相互连接的空心管金属晶阵,这使得它具有非常强的抗压缩能力和高水平的吸收力。

  波音公司将使用这种超轻的3D打印材料用于飞机墙面和地板等非机械部件。这将使得飞机重量大大减轻,提高飞机的燃油效率。该材料的独特的结构使得它可以从压缩超过50%的比例中恢复过来,并且具有非常高的能量吸收能力。波音公司的视频清楚地展示了材料被“压碎”,然后返回到原来的形状。波音声称该结构可用于安全地吸收鸡蛋从25层楼上落下来的冲击力。

  从HRL实验室的研究成果及商业化路径我们可以发现,当我们迷茫于3D打印的商业机会在哪里的时候,3D科学谷认为有一个思路或许有所帮助,那就是针对当前技术的痛点和市场需求发展趋势,以高度聚焦的研究实现突破,再结合商业化合作伙伴走向技术转化的道路。返回搜狐,查看更多