DED कसे धातूच्या साहित्याच्या विकास चक्रांना कमी करते?

डीईडी कसे धातूच्या साहित्याच्या विकास चक्रांना कमी करते

एअरोस्पेस स्ट्रक्चरल अॅप्लिकेशन्ससाठी नवीन अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या विकासावर काम करणाऱ्या संशोधन संघाला १८ संरचना प्रकारांचे मूल्यांकन करायचे होते — प्रत्येकासाठी ढाळलेले बिलेट्स, एक्सट्रूजन, उष्णता उपचार, चाचणीसाठी नमुने तयार करण्यासाठी यांत्रिक कामगिरी आणि यांत्रिक चाचणी आवश्यक होती. पारंपारिक पद्धतीने हे १४ ते १८ महिने घेतले असते. वापरून Ded (डायरेक्टेड एनर्जी डिपॉझिशन) वायर फीडस्टॉक आणि सीएएम-विशिष्ट पाथ प्लॅनिंग सॉफ्टवेअरसह, संघाने आठ आठवड्यांत सर्व १८ प्रकारांसाठी चाचणी कूपन्स मुद्रित केले. सॉफ्टवेअरने स्वयंचलितपणे प्रत्येक संरचनेसाठी ऑप्टिमाइज्ड डिपॉझिशन पाथ्स तयार केले, आणि प्रत्येक प्रकाराच्या विशिष्ट वितळण्याच्या गुणधर्मांनुसार पॅरामीटर्समध्ये सुधारणा केली. सर्वात वेगवान कामगिरी करणाऱ्या उमेदवारांना संपूर्ण पात्रता प्रक्रियेसाठी सामान्य कालावधीपेक्षा सहा महिने आधीच पाठविले गेले.

Ded हे पारंपारिकपणे धातू मिश्रधातूंच्या विकासाला मंद, महाग आणि सावधगिरीचे बनविणारा साचा (टूलिंग) अडथळा दूर करते — संस्था कमी संरचना चाचतात कारण प्रत्येक संरचनेची किंमत जास्त असते आणि त्यासाठी जास्त वेळ लागतो.

पारंपारिक साहित्य विकासाचा अडथळा

रचनात्मक अनुप्रयोगांसाठी नवीन धातू मिश्रण विकसित करणे हा एक मार्ग आहे जो साहित्य उद्योगाने दशकांपासून वापरला आहे: संरचना तयार करा, लहान इंगॉट (ढोबळ) वितळवा आणि ढाळा, इंगॉट घडवा किंवा पट्टी किंवा स्टँड बनवा, चाचणी नमुने कापा, यांची यांत्रिक चाचणी करा, निकालांचे विश्लेषण करा, संरचना सुधारा आणि पुन्हा करा. प्रत्येक पुनरावृत्तीसाठी साधनसामग्री — ढाळण्याचे साचे, घडवण्याचे साचे, एक्सट्रूजन साचे — आवश्यक असतात, ज्याची किंमत प्रत्येक सेटसाठी ५,००० ते ५०,००० असते आणि त्यांची निर्मिती करण्यासाठी चार ते आठ आठवडे लागतात. पाच पुनरावृत्तींची चाचणी करणारा विकास कार्यक्रम, ज्यामध्ये तीन संभाव्य मिश्रणांचा समावेश असेल, तो १५ पुनरावृत्तींचा वापर करू शकतो, साधनसामग्रीवर १,५०,००० ते ७,५०,००० खर्च करू शकतो आणि पहिली उत्पादन-प्रमाणाची उष्णता ऑर्डर करण्यापूर्वी १८ ते २४ महिने लागू शकतात.

आर्थिक परिणाम म्हणजे साहित्य विकास जोखीम-टाळणारा बनतो. संघ ओळखलेल्या मिश्रधातूंच्या जवळच्या संरचना श्रेणीचे चाचणी करतात, कारण खर्या नवीन रसायनशास्त्राचा शोध घेण्याचा खर्च — स्थापित ग्रेडपासून बरीच दूर असलेल्या संरचना — अत्यंत महाग आहे. ज्यामुळे ताकद, जंग रोधकता किंवा उच्च तापमानावरील कामगिरीमध्ये पाऊलवाट घालणारे धातुविज्ञानातील शोध अजूनही अन्वेषित आहेत, कारण पुनरावृत्तीची आर्थिक परिस्थिती शोधाला पाठिंबा देत नाही.

डीईडी कसे पुनरावृत्तीचा कालावधी कमी करते

एक-पाऊल निर्मिती

Ded हे तंत्र धातूच्या पावडर किंवा तारेपासून चाचणीसाठीचे नमुने एकाच पाऊलात तयार करते. यामध्ये कोणताही साचा, कोणताही डाय, किंवा कोणतेही एक्सट्रूजन साधन वापरले जात नाही. ही प्रक्रिया एडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग CAM सॉफ्टवेअरद्वारे तयार केलेल्या टूलपाथच्या आधारे बिल्ड प्लेटवर थराने थराने साहित्य जमा करते. एक साधा आयताकार बिल्ड, ज्यापासून तन्यता बार, थकवा नमुने आणि संक्षार कूपन्स यांचे यंत्रीकरण केले जाईल, तो काही तासांत मुद्रित करता येतो. नमुन्याची आकृति, जी पारंपारिक पद्धतीने घडवलेल्या बिलेटपासून यंत्रीकृत केली जाते, ही DED प्रक्रियेमुळे जवळजवळ-नेट-शेप पूर्व-रूपात निर्माण होते, ज्यासाठी केवळ किमान समाप्ती यंत्रीकरणाची आवश्यकता असते.

चक्र कालावधीचे संकुचन अत्यंत विशिष्ट आहे. एकाच संरचना पुनरावृत्तीमध्ये Ded — पॅरामीटर निवडपासून तयार झालेल्या चाचणी नमुन्यापर्यंत — ही प्रक्रिया नमुन्यांच्या संख्येवर आणि त्यांच्या जटिलतेवर अवलंबून तीन ते दहा दिवस घेते, तर पारंपारिक ढाळण-घडवण-यंत्राद्वारे तयार करण्याच्या प्रक्रियेला आठ ते बारा आठवडे लागतात. पारंपारिक विकासात एक वर्ष लागणाऱ्या आठ संरचना-उत्तरांची पूर्णता या पद्धतीने दोन ते तीन महिन्यांत साध्य होते. प्रत्येक पुनरावृत्तीचा खर्च साहित्य आणि यंत्राच्या वेळेसाठी १०,००० ते ५०,००० पासून कमी होऊन ५०० ते २,००० पर्यंत होतो.

ही वेगवान प्रगती यात सॉफ्टवेअरची निर्णायक भूमिका आहे. विशिष्ट DED CAM प्लॅटफॉर्म्स विशिष्ट उष्णता स्रोत, साहित्य आणि ज्यामितीसाठी अनुकूलित टूलपाथ तयार करतात. पथ योजना कल्पना आर्कच्या सुरुवात आणि थांबण्याच्या क्रमांचे नियोजन, थरांमधील तापमान नियंत्रण आणि जमा वेग यांचे नियंत्रण करतात — हे चलने, जर ती हस्तप्रेरित कोडिंगद्वारे केली गेली असती, तर प्रत्येक नवीन साहित्यासाठी व्यापक प्रयत्न-त्रुटी पद्धतीची आवश्यकता असती. सादृश्य तपासणीसह स्वयंचलित पथ निर्मितीमुळे प्रत्येक नवीन संरचनेसाठी कोडिंगचा कालावधी दिवसांपासून तासांपर्यंत कमी होतो.

ग्रॅडिएंट मटेरियल प्रिंटिंग

Ded हे ग्रॅडिएंट सामग्रीच्या चाचणीला देखील सक्षम करते — ही क्षमता कोणत्याही पारंपारिक प्रक्रियेद्वारे उपलब्ध नाही. दोन किंवा त्याहून अधिक पावडर फीडस्टॉक्सच्या प्रमाणात बदल करून किंवा एकाच निर्मितीदरम्यान वायर संरचना बदलून, DED प्रणाली 100 मिलिमीटर लांबीवर उदाहरणार्थ, 0% ते 10% क्रोमियम सामग्रीपर्यंत सातत्याने बदलणाऱ्या संरचनेचा एकाच चाचणी कूपन तयार करू शकते. ग्रॅडिएंटच्या संपूर्ण लांबीवर 10 मिलिमीटर अंतरावर घेतलेले तन्यता नमुने एकाच निर्मितीमधून दहा संरचना बिंदूंसाठी यांत्रिक गुणधर्मांची माहिती प्रदान करतात — जी माहिती पारंपारिक पद्धतीने दहा वेगवेगळ्या ढाळण आणि विस्तारण प्रयोगांची आवश्यकता भासवते.

इनकोनेल 625 वरील एनिग्मा-नोव्हा युनिव्हर्सिटी लिस्बन यांच्या संयुक्त संशोधनात याचा प्रभाव दिसून येतो. Ded सामग्रीच्या समजावर. छापण्याच्या मार्गाच्या दिशेत पद्धतशीर बदल करून, तरीही सामग्रीची रचना एकसारखी ठेवून, संशोधकांनी असे आढळून आले की ९०° इंटरलेयर मार्ग बदलामुळे जवळजवळ समान-अक्षीय धातूकण संरचना तयार होतात, ज्यामुळे ४०१ एमपीए यील्ड स्ट्रेंथ आणि ५७% लांबीत वाढ होते — ही ताकद आणि लवचिकता यांची जोडी पारंपारिक गरम रोल्ड इनकोनेल ६२५ पेक्षा उत्तम आहे. हा प्रकारचा प्रक्रिया-गुणधर्म संबंधाचा शोध, जो थेट उत्पादन तयारीच्या तांत्रिक विशिष्टतांना मार्गदर्शन देतो, पारंपारिक धातुविज्ञान प्रयोगांद्वारे तपासणे अत्यंत महाग असते.

प्रयोगशाळेपासून उत्पादनापर्यंत

समान Ded सामग्री विकासासाठी वापरले जाणारे उपकरण हे साहित्य आणि प्रक्रिया पात्रता प्राप्त केल्यानंतर उत्पादन प्रणाली म्हणून कार्य करू शकतात. परीक्षणाच्या नमुन्यांवर तपासलेल्या प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे उत्पादन घटकांवर स्थानांतरण केले जाते कारण थर्मल इतिहास — थंड होण्याचा दर, इंटरलेयर तापमान, जमा ज्यामिती — हे समान सॉफ्टवेअर आणि हार्डवेअरद्वारे नियंत्रित केले जातात. यामुळे प्रयोगशाळेतील ढाळणाच्या प्रयोगांच्या आणि उत्पादनाच्या ढाळणाच्या कार्यांच्या दरम्यान ऐतिहासिकपणे नवीन साहित्याच्या परिचयाला ६-१२ महिने जोडले गेले होते, तो स्केल-अप अंतर दूर केला जातो.

वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न

DED चा वापर करून सामग्री विकासाचा कालावधी पारंपारिक पद्धतींच्या तुलनेत कसा कमी केला जातो?

DED मुळे प्रत्येक संरचना पुनरावृत्तीसाठी आवश्यक औजारे — ढाळणाचे साचे, फोर्जिंग डायज, एक्सट्रूजन औजारे — हटवली जातात आणि परीक्षणाचे नमुने तासांतच थेट तयार केले जातात, आठवड्यांत नव्हे. एका पुनरावृत्तीचा कालावधी ३-१० दिवसांत पूर्ण होतो, तर पारंपारिक पद्धतीने हा कालावधी ८-१२ आठवडे असतो. DED चा वापर करून आठ पुनरावृत्तींचा विकास कार्यक्रम जो पारंपारिकपणे १२-१८ महिने घेतो, तो २-३ महिन्यांत पूर्ण केला जातो.

DED मध्ये ग्रॅडिएंट साहित्य मुद्रण म्हणजे काय?

ग्रॅडिएंट मुद्रण हे दोन किंवा त्याहून अधिक पुरवठा साहित्याच्या प्रमाणात बदल करून एकाच DED निर्मितीदरम्यान संरचना सतत बदलते. एका चाचणी कूपनमध्ये संरचनेचा स्पेक्ट्रम असतो — उदाहरणार्थ, त्याच्या लांबीमाने क्रोमियम सामग्री 0% ते 10% पर्यंत बदलते — ज्यामुळे एकाच निर्मितीमधून अनेक संरचना बिंदूंच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे मूल्यांकन करता येते, तर दरेक संरचनेसाठी वेगळ्या चाचण्या करण्याची आवश्यकता नसते.

DED सॉफ्टवेअर प्रक्रिया विकासाला कसे वेगवान करते?

विशिष्ट DED CAM सॉफ्टवेअर स्वयंचलितपणे विशिष्ट उष्णता स्रोतांसाठी, साहित्यांसाठी आणि ज्यामितींसाठी अनुकूलित टूलपाथ तयार करते. पथ अनुकूलन अल्गोरिदम्स आर्क सुरुवात/थांबवण्याच्या क्रमांचे, इंटरलेयर तापमानाचे आणि जमा वेगाचे नियमन करतात. 360° गतिशील दृश्यीकरणासह सिम्युलेशन निर्मिती सुरू होण्यापूर्वी प्रवेशयोग्यता आणि धक्का धोक्यांची पुष्टी करते, ज्यामुळे नवीन साहित्यासाठी चाचणी-आणि-त्रुटी अंदाज दिवसांपासून तासांपर्यंत कमी होतात.

DED-विकसित साहित्याचे औद्योगिक पातळीवर उत्पादन करता येते का?

होय. सामग्री विकासासाठी वापरले जाणारे समान DED उपकरण एकदा मिश्रधातू आणि प्रक्रिया पात्रता प्राप्त केल्यानंतर उत्पादन प्रणाली म्हणून कार्य करू शकतात. चाचणी नमुन्यांवर मान्यताप्राप्त केलेले प्रक्रिया पॅरामीटर्स उत्पादन घटकांवर सीधे लागू केले जातात कारण थर्मल इतिहास — थंड होण्याचा दर, इंटरलेयर तापमान, जमा ज्यामिती — एकसारखे नियंत्रित केले जातात. यामुळे धातुविज्ञान विकासात पारंपारिकपणे असलेला प्रयोगशाळा-ते-उत्पादन विस्तार अंतर दूर होते.

DED चाचणी नमुन्यांपासून कोणते धातुविज्ञान संबंधित माहिती मिळविता येते?

DED बिल्ड्समधून कापलेल्या नमुन्यांवर मानक यांत्रिक चाचण्या — तन्य (यील्ड, अल्टिमेट, एलोंगेशन), थकवा (हाय-सायकल आणि लो-सायकल), फ्रॅक्चर टफनेस, कठोरता आणि संक्षार प्रतिरोध — केल्या जातात. SEM, EBSD आणि TEM द्वारे केलेले सूक्ष्मसंरचना वैशिष्ट्यीकरण धागा आकारमान, प्रावस्था वितरण आणि टेक्सचर डेटा प्रदान करते. DED मध्ये अंतर्गत झालेल्या वेगवान घनावस्था प्रक्रियेमुळे तांत्रिक रचना अतिशय लहान धागे असतात जी सामान्यपणे प्रक्रिया केलेल्या सामग्रीच्या गुणांशी तुलना करू शकतात किंवा त्यांच्याहून जास्त असू शकतात.

एका एकाच विकास कार्यक्रमात डीईडी किती संरचना वैविध्यांचे परीक्षण करू शकतो?

३ ते १० दिवसांच्या पुनरावृत्ती चक्रांसह, एका डीईडी प्रणालीद्वारे ३-४ महिन्यांच्या विकास कार्यक्रमात १५ ते ३० संरचना वैविध्यांचे परीक्षण केले जाऊ शकते — जे प्रति वैविध्य खर्चाच्या दशांश खर्चात पारंपारिक पद्धतींच्या तुलनेत तीन ते पाच पट अधिक उत्पादन क्षमता दर्शविते. ग्रॅडिएंट मुद्रणामुळे एकाच निर्मितीत अनेक संरचना एकाच वेळी परीक्षित करण्यात येतात, ज्यामुळे वैयक्तिक डेटा बिंदूंऐवजी संरचना-गुणवत्ता वक्र मिळतात, ज्यामुळे उत्पादन क्षमता पुन्हा वाढते.