レーザー衝撃複合材積層造形プロセスにおける残留応力の熱的および機械的除去モデル

レーザー衝撃複合材積層造形プロセスにおける残留応力の熱的および機械的除去モデル
出典: ナノテクノロジーと精密工学

金属の付加製造 (AM) では、多くの場合、好ましくない機械的特性を持つ部品が生成されます。レーザーショック (LP) は、ワークピースをハンマーで叩いて有益な機械的特性を生み出す高ひずみ率の機械的表面処理です。衝撃ひずみにより表面が硬化し、圧縮残留応力が付与され、材料の機械的特性が向上します。この論文では、ウォーレン・バフェットの母校であるネブラスカ大学リンカーン校(米国)機械材料工学部の G. マディレディ博士が、有限要素解析を使用して 3D プリントされた金属の層ごとの処理における LP の役割を調査しました。



目的は、周期的な結合印刷とショットピーニングによって誘発される熱的および機械的緩和後の時間的および空間的な残留応力の発達を理解することです。結果は、層衝撃周波数が残留応力の再分配に影響を与える重要なプロセスパラメータであり、印刷プロセスによって生成される熱と大きく相互依存していることを示しています。機械的特性を良好に向上させる最適な混合プロセス条件が存在することが判明しました。この研究により、ハイブリッド AM は AM の次の進化段階の先駆けとなり、高価値金属製品の製造方法に革命を起こす可能性を秘めています。





レーザーショックピーニング(LP)技術は、レーザーショットピーニング技術とも呼ばれます。高出力密度(GW/cm2)かつ短パルス(10~30ns)のレーザーを透明な閉じ込め層を通して金属表面のエネルギー吸収コーティングに作用させると、コーティングはレーザーエネルギーを吸収して急速に蒸発し、大量の高密度、高温(>10K)、高圧(>1GPa)のプラズマがほぼ同時に形成されます。プラズマはレーザーエネルギーを吸収し続け、急速に加熱されて膨張し、その後爆発して金属表面に作用する高強度の衝撃波を形成します。衝撃波のピーク圧力が材料の動的降伏強度を超えると、材料は塑性変形を起こし、材料の表面に対して垂直な圧縮応力が発生します。

レーザー作用が終了した後、衝撃領域周辺の材料の反応により、機械的効果は材料表面のより高い残留圧縮応力として現れます。残留圧縮応力により、交番荷重における引張応力レベルが低下し、平均応力レベルが下がり、疲労亀裂発生寿命が延びます。同時に、残留圧縮応力の存在により亀裂閉口効果が生じ、疲労亀裂成長の駆動力が効果的に低減され、疲労亀裂成長寿命が延長されます。
写真、心理学、解剖学、研究、進化

<<:  3D プリントと循環型経済: 射出成形

>>:  中国最大の 3D プリント モデル プラットフォームが大きな被害を受けました。他に何が使えるでしょうか?

推薦する

本日、Formnext深圳3Dプリント展示会が開幕しました。南極熊でライブ中継をご覧いただけます。

2021年9月9日、第1回Formnext + PM South Chinaが深セン国際会議展示セ...

シャン先生が光硬化の遊び方をみんなに教える【連載第7回】 - 大判DLP装置の作り方

著者: シャン氏前回の講義で模型の修理についてみんなに紹介して以来、ダン先生は Antartic B...

ナノディメンション、印刷に電子機器を埋め込む新機能を発表

PCB(プリント基板)3DプリンターメーカーのNano Dimensionは、既存の3Dプリントプ...

カナダの3Dプリンター会社Tinkerine、2015年に売上高270%増を見込む

2015 年、一部の 3D プリント企業の事業は大幅な衰退を見せました。しかし一方で、業績が好調な...

3Dプリント技術は「最も危険な手術」を「ほとんど出血しない手術」に変える

最近、大動脈解離を患う55歳の徐さんは、南京鼓楼病院の集中治療室から一般病棟に移された。左右の腕にあ...

新しい超高速感光性ポリマー! Nexa3DはBASFと提携してAMを推進

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-5-5 08:19 に最後に編集され...

3D プリントが北京の小中学校「STEM+」コンテストの新たな章の始まりに貢献

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-5-9 17:30 に最後に編集さ...

2D PCB が 3D になります! Nano Dimension が DragonFly IV 3D プリンターと FLIGHT ソフトウェアをリリース

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-11-9 08:05 に最後に編集さ...

未来のバッテリーのための付加製造: 3D プリンティングはバッテリー製造を変えるでしょうか?

はじめに: リチウム電池は、電気自動車、携帯電話、ウェアラブル電子機器、エネルギー貯蔵などの中核をな...

3Dプリントと分解可能な包装が出会うと、柔軟でパーソナライズされたカスタマイズの時代が正式に始まります。

出典: eSUN 3D プリント技術により、パッケージングの可能性が広がります。 3Dプリントは「設...

イタリアのメゾン203が3Dプリントのファッショナブルな女性用ハンドバッグを新発売

アンタークティック・ベアは2017年1月19日、イタリアのファッションデザイン会社メゾン203が最近...

柔らかい橋: 3Dプリントされた脊髄インプラントが神経細胞を誘導し、接続と動きを回復させる

出典: 細胞と生命科学はじめに:人類の歴史は病気との絶え間ない闘いの歴史であり、特にバイオテクノロジ...

Incus、ESA、Lithozが月面環境向けのリソグラフィーベースの金属積層造形技術を発表

2023年7月12日、アンタークティックベアは、リソグラフィーベースの金属製造(LMM)ソリューシ...

韓国は3Dプリントなどの新興技術への投資を増やす計画を発表

アンタークティック・ベアは2016年12月28日、3Dプリント技術の発展を常に強く支持してきた韓国政...

リコー、整形外科腫瘍学における3Dプリントモデルの使用に関する臨床研究を実施し、オールイン3Dプリントサービスを開始

2024年6月27日、アンタークティックベアは、日本の3DプリンティングのリーダーであるリコーがR...