積層造形イノベーション機構の技術ロードマップとプロジェクトの概要

積層造形イノベーション機構の技術ロードマップとプロジェクトの概要
この投稿は、Dongfang Xiong によって 2016-1-20 15:50 に最後に編集されました。

技術ロードマップ フィールド レイヤー 2015 年 9 月 14 日、国立付加製造技術革新庁は、今後 5 年間の同庁および米国における付加製造業界技術の開発の道筋を概説した技術ロードマップの公開バージョンをリリースしました。ロードマップには、設計、材料、プロセス、バリュー チェーン、付加製造ゲノム:設計の 5 つの領域が含まれます。これには、生物に着想を得た設計と製造、製品およびプロセス設計の補助手段/手順、コストとエネルギー消費の要因分析/モデリングという 3 つのサブ方向が含まれます。目的は、共有可能な設計方法とツールを開発し、設計コンセプトを変更し、付加製造部品の設計が固有のプロセスを打破できるようにすることです。設計コミュニティは、このギャップを埋め、従来の製造プロセス向けに開発されたため根本的に制限されている現在の CAD/CAM/CAE/PLM ツールや設計思考に制約されないようにするためのソリューションを考案する必要があります。重点領域と関連する影響分析指標には、複雑性開発、3D 機能勾配材料、マルチマテリアル統合、モデルベースの検出、製品のパーソナライゼーションとカスタマイズが含まれます。 設計サブディレクションの成熟度要件
材料。これには、「非特定」の付加製造技術パッケージ、材料性能特性評価、次世代材料という 3 つのサブ方向が含まれます。目標は、AM パフォーマンス特性のベンチマークに関する知識を構築し、完成した材料特性のばらつきを排除することです。材料分野では、プロセスパラメータと完成品の微細構造の制御を、マイクロスケールレベルでの積層造形プロセスの物理的制御に置き換えるためのテンプレートを構築し、設計に完全に準拠した一貫性と再現性のある製品微細構造と性能を実現する必要があります。領域の焦点と関連する影響分析指標には、標準化された原材料、ベンチマーク材料パフォーマンス データ、「プロセス - パフォーマンス - 構造」関係、プロセス ウィンドウ境界の定義、後処理ガイドラインと仕様が含まれます。
材料サブ方向の成熟要件
職人技。これには、マルチマテリアル供給および堆積システム、次世代工作機械、プロセス温度勾配制御の 3 つのサブ方向が含まれます。積層造形工作機械の速度、精度、詳細解像度を向上させ、大規模生産に適応して完成部品の品質を向上させるように設計されています。プロセス分野では、フレキシブル生産システムと同様に、「工作機械レベル」のプロセス性能を向上させるために必要な主要技術と関連サブシステムを開発する必要があります。懸念事項および関連する影響分析指標には、製造速度、精度、詳細な製造能力、表面品質、最大部品サイズが含まれます。
プロセスサブ方向バリューチェーンの成熟度要件。これには、高度なセンシングおよび検出方法、デジタル ライン統合、インテリジェントな工作機械制御方法、迅速な検出技術、修復技術、標準/モード/プロトコルの 6 つのサブ方向が含まれます。目的は、エンドツーエンドのバリューチェーン全体でコストを徐々に削減し、付加製造された製品の市場投入までの時間を短縮することです。バリューチェーンでは、材料や製品のリサイクル可能性を含む総合的な観点から、迅速な資格/認証方法を開発し、製品ライフサイクル全体にわたって関連技術を統合する必要があります。この分野は、国防総省の ManTech プログラムの Advanced Manufacturing Enterprise (AME) 投資ストリームにおいて、単一の統合デジタル スレッドを構築し、必要な作業者のスキルと促進要因を特定するのに役立つとともに、生産性を向上させる設計支援やコンピュータ プログラムなど、迅速な設計とテストのための新しいテクノロジの必要性を強調するための主な焦点として特定されています。懸念事項および関連する影響分析指標には、プロセスコスト、原材料コスト、品質管理コスト、労働者の生産性コスト、エネルギー効率コストが含まれます。
サプライチェーンの成熟度要件
付加製造ゲノム。これには、ユーザーケースのベンチマーク検証、モデル支援によるパフォーマンス予測、物理ベースのモデリングとシミュレーションという 3 つのサブ方向が含まれます。積層造形用の新材料の設計、開発、認定に必要なコストと時間を徐々に削減することを目指します。ゲノミクス分野では、物理学ベースおよびモデル支援による材料特性予測ツールなどの新しい計算方法を開発し、計算予測方法を検証するために必要なベンチマークデータセットを開発し、設計許容値という従来の開発ルートを打ち破り、積層造形のための新しい材料とプロセスの組み合わせごとに材料特性特性評価の新しい概念を開発する必要があります。分野の焦点と関連する影響分析指標は、米国の国家材料ゲノムプロジェクトのものと似ており、コンピューター支援材料開発、モジュール式のオープンシミュレーションアーキテクチャ、透明な材料性能データへのアクセス、マルチスケールのデータ管理と共有、効率的な材料性能特性評価方法などが含まれます。
AMゲノムの成熟の必要性
5つのサブ方向の成熟要件
分野サブ方向満期需要
デザイン生物に着想を得たデザインと製造Ti-64合金の直接金属レーザー焼結のためのハニカム有限要素解析技術モデル
ハニカム構造の効率的な構造解析アルゴリズム
コストとエネルギー消費要因の分析/モデリングTi-64合金の直接金属レーザー焼結プロセスの生産コストモデリング
Ti-64合金の電子ビーム溶解プロセスの生産コストモデリング
ゆりかごからゆりかごまでのライフサイクルエネルギーモデリング
製品/プロセスファミリーのエネルギーモデリング
製品およびプロセス設計支援/手順ULTEM 9085 熱溶解積層法用ツール設計ガイド
炭素繊維強化静電放出ポリエーテルケトンケトンの選択的レーザー焼結のためのトポロジー最適化ガイド
統合型積層造形および二次加工サポートガイド
ULTEM 9085 熱溶解積層法の部品設計および製造パスウェイ ガイド
CAD接続を備えた専門の設計コンサルタント
ルールベースの製造設計(DFM)手法とアルゴリズム
設計仕様クエリアルゴリズム
プロセス/材料/機械の一貫性の自動生成
迅速な資格/認証方法を推奨する設計コンサルタント
材料「非特定」積層造形技術パッケージTi-64およびCo-Crの電子ビーム溶解プロセス検証プロセスロードマップ
Ti-64 および Co-Cr の直接金属レーザー焼結プロセス検証プロセスロードマップ
Ti-64 および IN718 のレーザーニアネットシェーピングプロセスウィンドウの特性評価
超音波非破壊検査用に電子ビーム指向性エネルギー堆積法で堆積した Ti-64 微細構造
材料の性能特性評価溶融積層造形法におけるULTEM 9085 B基合金の設計許容値
選択的レーザー焼結法で強化された静電放出ポリエーテルケトンケトンB系炭素繊維の設計許容値
選択的レーザー焼結法によるポリエーテルケトンケトンの特性評価
選択的レーザー焼結によるCuの特性評価
電子ビームで溶解したTi-64とCo-Crの原料と特性の関係
直接金属レーザー焼結におけるTi-64とCo-Crの原料と特性の関係
電子ビーム溶解におけるTi-64およびCo-Crワイヤ原料の微細構造への影響
直接金属レーザー焼結における Ti-64 および Co-Cr ワイヤ原料の微細構造への影響
電子ビーム溶解Ti-64Bベースの設計許容値の開発
次世代材料選択的レーザー焼結炭素繊維強化静電剥離ポリエーテルケトンケトンのリサイクルガイドライン
低コストリサイクルのためのAl材料の仕様
鍛造工具の耐摩耗コーティングガイド
生体適合性/生体吸収性接着剤噴射Fe-Mn材料
材料リサイクル性指数
テクノロジーマルチマテリアルデリバリーおよび堆積システム3D勾配材料堆積制御
プロセス温度勾配制御プロセス温度のリアルタイム解析法
次世代工作機械モジュラーレーザーニアネットシェイプ工作機械改修システム
低コストのリサイクルアルミ素材デスクトッププリンター
マイクロインダクタ焼結テストベンチ
高スループットのNiおよびTiレーザーホットワイヤプロセス
加法と減法のハイブリッドシステム
オープンソースのプログラマブルロジック制御アーキテクチャ
サプライチェーン高度な感知・検出方法電子ビーム溶融およびレーザーニアネットシェーピングプロセス用のマルチセンサー熱画像システム
熱画像データの3D可視化
レーザー粉末床溶融プロセスにおける欠陥の現場監視用センサーテストベンチ
熱可塑性プラスチックのレーザー粉末床溶融の赤外線画像
デジタルライン統合付加製造と二次製造の統合に向けたモデルベースエンタープライズ (MBE) アプローチ
「設計値と製造値」の許容差をリアルタイムで比較
インテリジェント工作機械制御方法プロセスロードマップ微細構造制御アルゴリズム
変形補正制御アルゴリズム
添加剤と二次加工の統合制御
熱可塑性プラスチックのレーザー粉末床溶融の熱画像制御
モデルベース閉ループフィードバック制御アルゴリズム
迅速な検出技術レイヤーごとの3D品質認証
超合金のレーザー粉末床溶融の現場品質保証
レーザー粉末床溶融結合の非破壊評価
TiおよびNi合金のX線CT非破壊検査手順
修理技術H13 ダイカスト修理・改修ガイド
レーザー粉末指向性エネルギー部品の修復方法
標準/図/プロトコルNIST ラウンドロビン プロトコル
レーザー粉末床溶融プロセス制御のためのオープンプロトコル
電子ビーム指向性エネルギー堆積法で堆積された Ti-64 の超音波非破壊検査プロトコル
データ保存カードカタログと系図
業界固有の資格/認証プロトコル
サードパーティのデータレコードテンプレート
共有データの保存モード
付加製造ゲノムベンチマーク検証のユーザーケース電子ビーム指向性エネルギー堆積法によるTi-64サンプルの超音波非破壊検査
X線CT非破壊検査TiおよびNi合金の標準試料
モデル支援によるパフォーマンス予測統合計算材料工学とデータストレージの静的モデルリンク
物理ベースのモデリングとシミュレーション電子ビーム溶融アルミニウム材料のプロセスモデリング
レーザー粉末床溶融アルミニウム材料プロセスモデリング
直接金属レーザー焼結プロセスの数値シミュレーション法
Ti-64 ニアネットシェイプレーザー成形用の ABAQUS 有限要素解析セットアップスクリプト
レーザー粉末床溶融結合法によるNi、Co、Tiの変形モデリング

最初に設立された製造イノベーション機関として、国立付加製造イノベーション研究所(現在は「Made in America」として知られています)は、31 の応用研究プロジェクトと 5 つの特別テーマ プロジェクトを 3 回に分けて開始しました。これらのプロジェクトは、同庁が策定した技術ロードマップに完全に準拠して設定されており、設計、材料、プロセス、サプライチェーン、積層製造ゲノムの 5 つの分野における米国の積層製造産業基盤とイノベーション能力の向上を促進します。 36 件のプロジェクトのうち、防衛産業が 9 件を主導し、少なくとも 12 件に参加しました。大学が 19 件を主導し、その他の付加製造企業と非営利団体が 8 件を主導しました。
防衛産業主導のプロジェクト
プロジェクト名主な参加者プロジェクト研究内容
複雑な複合ツールの熱溶解積層法によるモデリングノースロップ・グラマン、ミズーリ科学技術大学ULTEM 9085 材料などの高温ポリマーを使用して、複合材製造ツールを迅速かつコスト効率よく製造します。
高温選択的レーザー焼結技術とインフラの成熟度ノースロップ・グラマン低コストで高温に耐える熱可塑性プラスチックの製造プロセスを開発し、材料のリサイクル性と再利用性を検討します。
電子ビーム溶融Ti-6Al-4V付加製造の検証と設計許容値の開発ノースロップ・グラマン GE Ti-6Al-4Vチタン合金部品のフルスケール電子ビーム積層造形を実証し、材料設計許容値の完全なセットを開発し、フルスケール電子ビーム積層造形検証部品の非破壊検査方法を検証し、航空宇宙構造物および推進装置部品の生産への移行の成熟度を評価します。
積層造形のためのデジタルスレッド実装ボーイング、レイセオン、エアロジェット材料堆積、部品仕上げ工程を削減し、工程間の自動化を適用することで製造コストとサイクルを削減する統合プロセスとツールを開発します。革新的な現場プロセス監視機能を組み合わせることで加工データをデジタルライン全体に接続し、積層造形プロセスに関するより優れた情報を提供し、加工コスト、材料ライフサイクルコスト、品質管理コスト、人件費、エネルギー消費削減への影響を検証します。非破壊検査の結果を設計およびプロセス情報と比較することで、積層造形プロセスで得られたデータを使用してさらなる改善を実施します。このプロジェクトでは、主要な指標に直接影響を及ぼし、それらを監視する完全な情報セットと、付加製造エンジニアリングおよび製造設計をサポートする情報を取得します。現場監視機能とデジタル スレッド情報の接続および分析を組み合わせることで、製品の市場投入までの時間を短縮し、ライフサイクル全体のコストを削減します。
積層造形のためのシームレスな設計、解析、製造、再設計のための多分野にわたる設計解析レイセオン、 GE ANSYS、オートデスク、アルタイル積層造形設計、解析、製造、再設計のためのシームレスなワークフロー。多分野にわたる設計解析を実行して設計プロセスを最適化することで、エンジニアや技術者は積層造形に適した大規模なカスタマイズされたエンジニアリング ソリューションをより簡単に開発できるようになります。このプロジェクトでは、「製造性を考慮した設計 (DFM)」の標準とルールを開発し、付加製造のための CAD/CAM/CAE 分析と設計最適化を実装します。また、設計チームが付加製造と従来のプロセスの間でトレードオフを行うための重要な知識を提供する設計支援のための主要な技術要素 (CTE) を開発し、複数の付加製造の「材料プロセス ファミリ」候補ソリューション間でトレードオフを行い、より適切な決定を下すためのベースライン方法論を確立します。
航空宇宙部品のレーザー粉末床生産における工程内品質保証 ( IPQA ) GEアビエーション、ハネウェル・エアロスペース、エアロジェット・ロケットダイン航空宇宙用積層造形部品の大量生産向けに、市販のプラットフォームに依存しない品質保証技術を開発し、開発中にさまざまな積層造形工作機械と超合金を使用してこの IPQA 技術アプローチを成熟させます。
金属粉末床積層造形における変形予測・補正法の開発GEグローバルリサーチセンター、ハネウェル、ユナイテッドテクノロジーズコーポレーションリサーチセンター金属粉末ベッド積層造形における物理ベースの熱変形予測および緩和ツールをベンチマークして検証し、開発時間を短縮します。このプロジェクトでは、AM サプライ ベース全体を対象とした一連の標準的な AM 設計ルールと変形対処方法、および関連するトレーニングを確立します。
金属粉末床融合積層造形システム向けの堅牢なサードパーティエコシステムを実現するには、柔軟で適応性のあるオープンアーキテクチャが必要です。 GEグローバル リサーチ センター、 GEアビエーション粉末床焼結積層造形法 (PBFAM) 用のオープン アーキテクチャ制御システムを開発し、検証します。工作機械サプライヤーの既存の能力は、主に OEM が採用しているクローズド アーキテクチャが原因で、産業分野の大量生産のニーズを満たすことができません。 PBFAM プロセス向けの柔軟で適応性に優れたオープン アーキテクチャにより、補助プロセスで使用されるサードパーティのハードウェアを PBFAM マシンに簡単に統合できるようになり、「機能的なアプリケーション エコシステム」が促進され、積層造形の進歩が加速されます。このプロジェクトは、GE Global Research の別のオープンソース プロジェクトを直接サポートします。
粉末床積層造形研究のためのオープンソースプロセス制御* GEグローバルリサーチ、 GEアビエーション、ローレンス・リバモア国立研究所粉末床焼結レーザー積層造形 (PBFAM) 用の商用およびカスタム金属積層造形機用のオープンソース プロトコルと工作機械コント​​ローラーを開発および検証します。この作業の中核は、オープンソースの PBFAM コミュニティからの意見に基づいて、LAYER と SCAN という 2 つの新しいプロトコルを開発することです。LAYER プロトコルと SCAN プロトコルの採用は、両方のプロトコルがシンプルでありながら包括的で、スケーラブルかつ拡張可能であり、PBFAM マシンの種類に依存しないため、迅速に国際的な承認を得るための戦略的な決定でした。開発を加速するため、チームは既存のオープンソースのレイアップ ソフトウェアを活用して作業の重複を回避し、合意が成立したら、STL ファイルに基づいて部品の製造を検証するための 3 つのオープンソース プログラムが開発されます。
大学主導のプロジェクト
プロジェクト名主な参加者プロジェクト研究内容
溶融堆積モデリングによる複合材製造とハイドロフォーミングのための高速でシンプルなツールミズーリ科学技術大学、ノースロップ・グラマン合理化されたツールにより複合プロセスにおける材料使用要件を削減し、複合製造ツールを迅速かつ経済的に製造します。
金型の再構築と改修のための積層造形プロセスと手順の認定ウェスタンリザーブ大学ツールと金型の修理およびリセット方法を開発、評価、認定し、ツールの寿命を延ばし、エネルギー消費、コスト、セットアップ時間を削減します。
粉末床金属積層造形プロセスの迅速な適格性評価方法ウェスタンリザーブ大学レーザー焼結および電子ビーム溶融粉末床プロセスの研究を通じて微細構造と機械的特性に対する制御を改善し、プロセスベースの可変生産量コストモデルを確立します。
レーザーホットワイヤプロセスを使用した機能性材料の高スループット堆積ウェスタンリザーブ大学、RTIインターナショナルメタルズさまざまな高スループット機能性材料堆積アプリケーション向けにレーザー支援のフィラメントベースの AM プロセスを評価し、レーザー/粉末 AM プロセスと比較します。
積層造形プロセスの監視と制御のための熱画像ペンシルバニア大学電子ビーム直接製造およびレーザーネット近似成形プロセスのプロセス監視と制御を目的として、熱画像の応用が拡大され、全体的な温度場の 3D 視覚化と、熱画像特性に基づく電子ビームまたはレーザー粉末プロセスのリアルタイム制御が実現されます。
粉末床積層造形研究のためのオープンソースプロセス制御*ペンシルベニア州立大学、ノースロップ・グラマン、ハネウェル、3Dシステムズ粉末床堆積プロセスの定義と実行に必要なサイバーフィジカル システムで使用される一連の通信構造を定義する、PBFAM 用のオープン ソースの階層型プロトコルを開発および検証します。プロトコルの各層は、データと通信構造の 1 つの側面を定義し、PBFAM システムと他の異種システム間の通信を可能にするために、スキャン パスとプロセス データの指定と抽出もサポートします。オープンソース プロトコルにアクセスすることで、研究者はモデリング、センシング、制御、プロセス最適化のための重要なデータにアクセスできるようになり、業界は識別および認証機能を向上させ、より効率的で革新的な PBFAM プロセスおよび材料開発を実現できるようになります。
積層造形用ハニカム構造の効率的な設計を可能にするトポロジー最適化ツールの開発ピッツバーグ大学、アルコア、ANSYS、ExOneハニカムベースの積層造形構造の設計と最適化のためのソフトウェアを開発し、有限要素解析でマイクロメカニカル モデルを革新的に使用して、ハニカム構造の効果的な動作を記録します。
医療用途向け生体吸収性金属合金製バイオメディカルデバイスの積層造形ピッツバーグ大学、ExOneマグネシウムおよび鉄ベースの合金を骨プレートやステントなどの生体医療機器に変換するための付加製造方法を開発し、生体適合性、生体吸収性、および機械的試験を実施します。
金属合金原料のための機能的支持構造のパラメトリック設計ピッツバーグ大学金属合金原料の機能サポート構造のパラメトリック設計方法を開発し、直接金属レーザー焼結プロセスで使用されるサポート構造専用の設計ルールを生成します。
高い潜在能力を持つ積層造形アプリケーション向けの統合設計ツールの開発ピッツバーグ大学、ユナイテッドテクノロジーズコーポレーションリサーチセンター、ハネウェル、陸軍航空ミサイル開発エンジニアリングセンター、ANSYS、ExOne、RTIインターナショナルメタルズ複数の AM 製造要件に対応する設計支援機能と、高い潜在能力を持つ AM アプリケーション向けの新しいトポロジー最適化機能を含む統合設計ツール スイートを開発します。付加製造技術は非常に複雑な幾何学的形状とトポロジカルレイアウトを生成できるため、設計空間が大幅に拡大しますが、既存の CAD/CAE ソフトウェア パッケージではこの設計の自由度を十分に活用できません。このプロジェクトでは、迅速に商品化でき、設計フェーズを短縮し、製造コストを削減し、新しい積層造形製品の市場投入までの時間を短縮できる統合設計ツールキットの開発を目指します。
必要な許容範囲と表面仕上げノースカロライナ州立大学、ジョンディア最終的な幾何学的仕様に合わせて機械製品を生産できる、付加加工と減算加工を組み合わせたハイブリッド製造システムを開発し、機械部品を「デジタル製造」して必要な最終的な幾何学的精度を満たすことを可能にします。
3Dプリントの多様性:航空宇宙アプリケーション向け付加製造テキサス大学エルパソ校、ロッキード・マーティン、ノースロップ・グラマンストラタシス複数の耐久性のある熱可塑性プラスチック/金属の圧縮成形、マイクロマシニング、レーザーアブレーション、熱可塑性プラスチックへのフィラメントとファインピッチネットワークの埋め込み、ロボットによるコンポーネント配置などの基本的な付加製造プロセスと統合された包括的な製造ソリューションを開発します。複数の統合製造システムを統合することにより、これらの統合技術は、ウェアラブル電子機器、生体医療機器、防衛、航空宇宙、エネルギーシステムなどの多機能製品を生産するためのマルチマテリアル構造を製造します。
3Dエレクトロニクス製造向けの低コストの産業グレードMulti3Dシステムテキサス大学エルパソ校、ロッキード・マーティン、ノースロップ・グラマン、ボーイング、ハネウェル次世代の付加製造技術を、3D エレクトロニクス印刷用の低コストの産業用マルチコンポーネント 3D システムに統合します。このプロジェクトでは、既存の CNC ガントリー マシンに統合される柔軟なツール テーブルで構成される統合システムを開発し、精密マイクロ加工、熱可塑性押し出し、ワイヤ管理機能を備えた直接ワイヤ埋め込み、直接フォイル埋め込みなどの機能の交換を可能にします。これらの交換可能な機能により、システムは複雑な形状と高密度に分散された金属ネットワークトポロジーを備えた絶縁構造を製造することができます。
熱可塑性プラスチックの粉末床焼結のための閉ループプロセス制御*テキサス大学オースティン校、ストラタシス粉末床焼結におけるフィードバック制御を検証することで、部品の品質と性能の予測可能性が向上すると同時に、工作機械の製造条件間、あるいは同じ製造プロセス内での変動に対する感度が低減し、熱可塑性付加製造において再現性が高く実証済みのプロセス結果を実現できます。このプロジェクトでは、フィードバック制御機能を中核とする高温テストベンチを活用します。
試作と生産のための金属合金と新しい非常に低コストの3D溶接印刷プラットフォームミシガン工科大学極めて低コストの 3D 金属プリンターの商品化と新しい 3D プリント合金の開発では、アルミニウム合金に重点を置き、最終目標としてリサイクル廃棄物から開発することを目指します。
カスタマイズされた足首・足装具のサイバーフィジカル設計と付加製造ミシガン大学、Altair、Stratasys OptiStruct 最適化パッケージに基づく AM 固有の機能の開発、独自の充填パターンの生成、パフォーマンスのデジタル検証など、積層造形設計のデジタル ワークフローを最適化し、スループットと材料供給の重要な改善を実現しながら、溶融積層モデリングを使用してカスタマイズされた足首装具と足装具を製造します。このプロジェクトは、クラウドベースの設計および積層造形技術を活用して、積層造形のための設計、材料供給、システム改善を推進し、複数サイズのチップを使用して複数の材料を印刷する方法を開発して、経済的で高品質の矯正器具を提供することを目指しています。
直接金属積層造形のための粉末特性とプロセス出力の相関データベースカーネギーメロン大学、プラット・アンド・ホイットニー、ユナイテッド・テクノロジーズ・コーポレーション研究センター初めて、さまざまなサプライヤーの粉末特性(平均粒子径、粒子径分布、粒子形態、流動性指標など)とプロセス出力(粉末の広がり性、粉末の焼結性、溶融プールのサイズ、微細構造、形状精度、材料の硬度など)を相関させる相関データベースが確立されました。直接金属成形機ですぐに使用できない粉末システムの少なくとも 1 つについては、その粉末システムの出力を標準粉末の出力と同等にするために必要なプロセス変数の変更を特定します。
積層造形粉末の再利用による次世代整形外科材料の経済的な生産ノートルダム大学積層造形における粉末の再利用により、次世代整形外科用材料の経済的な生産が可能になります。積層造形による大量生産を制限する重要な要因は、部品の品質を損なうことなく、単一の積層造形プロセスで製造される部品の数を増やす方法です。粉末は高価で十分に活用されておらず、一般的な製造プロセスでは粉末の 5% ~ 20% のみが部品に焼結されます。粉末の再利用は材料メーカーや工作機械メーカーに頼ることで実現できますが、粉末は積層造形機の高温作業環境にさらされると変化します。上記の困難はすべて克服可能ですが、重要なのは、リサイクルが粉末の機械的特性に与える影響を知り、理解することです。このプロジェクトでは、特に Ti-6Al-4V、ステンレス鋼、ナイロン材料を研究します。
積層造形のための設計ガイダンスシステムジョージア工科大学、ロッキード・マーティン GKNエアロスペース、シーメンス、ストラタシス設計から印刷までのワークフローのギャップを埋めるための積層製造設計ガイダンス システムを開発します。現在、CAE ツールは、積層造形と接続するために設計ワークフローに強制的に挿入されています。さらに、製造プロセスの選択と調整のための意思決定ツール、部品の認証と検証のための有限要素解析、構成管理のための製品ライフサイクル管理ソフトウェアとの互換性など、一部の高レベルワークフロー カテゴリが欠落しているか、現在のプロセスと互換性がありません。このプロジェクトにより、部品の認証と検証のための意思決定ツールとワークフロー カテゴリの組み込みが可能になり、共通のペイロード ファイル形式を通じて複数のソフトウェア ツール間の切り替えの中断を排除するほぼシームレスなソフトウェア エコシステムが提供され、完全で理想的なワークフローが実現します。

他の機関・企業が主導するプロジェクト
プロジェクト名主な参加者プロジェクト研究内容
積層造形材料の微細構造を最適化し、非破壊検査能力を向上エジソン溶接研究所(EWI)、ロッキード・マーティンシアキ高性能航空宇宙用チタ​​ン合金部品は、電子ビームによる指向性エネルギー堆積とそれに続く熱処理によって複雑な微細構造を形成します。堆積プロセスのパラメータを変更し、超音波検出技術を改善することで、部品の超音波検出能力を向上させることができます。
複雑な金属積層造形構造の非破壊評価*エジソン溶接アソシエイツチタンおよびニッケルベースの合金の積層造形、および直接金属レーザー溶融および電子ビーム溶融プロセスのコンポーネント検査に非破壊評価技術を適用します。業界からの入力に基づいて、平面および 3 次元の欠陥と内部の不一致で構成される欠陥マトリックスが生成され、選択された積層造形コンポーネントに適用されます。この研究では、所定のタイプ、位置、サイズを持つ平面および 3 次元の欠陥を生成する 2 つのプロセスが特定されます。さまざまな非破壊評価形式の中から、X 線 CT を選択し、典型的な AM 欠陥および条件下でサンプルとコンポーネントを検査しました。選択されたコンポーネントの AM 欠陥マトリックスの設計と最適化は、X 線 CT パフォーマンスのコンピューター モデリングとシミュレーションによって支援され、考えられる最良および最悪の検査シナリオが示されます。
産業規模の積層造形における並列統合方法の最適化ストーニークリーク研究所、トール部品上の多くのポイントで粉末を同時に固める新しい積層製造方法を開発します。関連する材料および産業データは、当局の国家リポジトリフレームワークと一致する形式でデータベースに記録されます。データベースは、プロジェクトの結果に関する情報を広め、オンライントレーニング、労働者開発、公開リリースなどの補完的な手段を通じて商業アプリケーションをサポートします。
米国鋳造業界での添加剤製造技術の採用を加速Youngstown Business Incubator、American Foundry Society、Exoneバインダー噴射機器へのアクセスを可能にし、設計ガイドラインとプロセス仕様の開発により、バインダー噴射添加剤の添加剤を小規模なファウンドリに送信することをサポートします。
融合堆積モデリングコンポーネント製造の成熟Rapid Prototyping、Inc。、デイトン大学高温ポリマーultem 9085のパフォーマンスと応用に関する研究には、主要な結果には、設計ガイドライン、主要な材料とプロセスデータ、工作機械、材料、部品、プロセス認証が含まれます。
低コストのネットシェイプエンジンデバイス開発Optomec、ロッキード・マーティン、陸軍ベネ研究所現代の工作機械に設置できる金属レーザー堆積用のモジュラーで費用対効果の高い「ニアネット形状エンジン」を開発します。これを実現するために、最新の制御、パス生成、および品質の監視機能は、機械工システムの一部としてモジュラー設計に組み込まれており、簡単にアップグレードおよび維持できます。
TI-6AL-4VおよびIN718合金の堆積パラメーターの知識ベースの開発オプトメック金属添加剤の製造プロセスパラメーターを決定するための効率的で再利用可能なソリューションを提供し、欠陥のない堆積を可能にします。ナレッジベースは、プロセスパラメーターの許容値の組み合わせのマトリックスで構成され、プロセス開発の試行錯誤プロセスを最小限に抑えます。
熱プラスチックの粉末ベッド焼結のための閉ループプロセス制御* 3D Systems、 Sandia National Laboratories、 Lockheed Martin予測モデリングをハードウェアとソフトウェアを統合するクローズドループエンジニアリングシステムに組み込むことにより、主要なプロセスパラメーターの現場制御が達成され、固有の処理の課題に対処し、製造における熱可塑性粉末ベッド焼結の広範な採用を可能にします。このプロジェクトは、Sandiaの材料ナノスケールシミュレーション機能に基づいてモデルベースの予測ソリューションを開発および統合し、ロッキードマーティンとサンディアのプロセスセンサーの選択と添加剤の製造システム統合エクスペリエンスに関する知識を活用します。
出典:航空宇宙防衛オブザーバー
著者:Liu Yawei


ロードマップ、米国、ナショナル、イノベーション、代理店

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(a) 3Dプリントされたプログラム可能なCNF-NFC 3層導電回路。(b) 回路構造の断面のS...

Formlabsが革新的な新しいSLS 3Dプリント技術を開発

出典: Formlabs Formlabs は、2020 年に Fuse 1 を発売して以来、他のど...

Farsoon High-Tech 3D プリンティングがハルビン工業大学の新素材研究開発における数々の成果に貢献

出典: ファースーンハイテックハルビン工業大学機械電気工学学院は、非常に長い歴史を持つ学院であり、第...

Amorphology と AddiTec が協力して DED マルチメタル 3D プリント ギア部品を開発

2022年5月1日、Antarctic Bearは、AmorphologyとAddiTecが協力し...