粒界エンジニアリング: AlphaSTAR と DLA は、必要に応じてコンポーネントを改良し、商業化に向けて大きな一歩を踏み出します。

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-2-6 15:29 に最後に編集されました

Antarctic Bear の紹介:粒界エンジニアリングにより、3D プリント部品の機械的歪み、亀裂伝播、疲労性能を向上させることができます。これにより、柔軟性と拡張性に優れた付加製造コンポーネントの国防総省サプライチェーンの設計に大きな進歩がもたらされます。

△金属3Dプリント部品の例
2023年2月6日、南極熊は、3Dプリント技術企業AlphaSTARと国防兵站局（DLA）が引き続き協力し、粒界工学（GBE）の応用を共同で推進し、新たな進歩を遂げたことを知りました。実は、両者が協力して粒界工学の発展を推進するのは今回が初めてではない。

△ 2 本のナイフの分析と新しい合金組成の検証 30 年以上にわたり、AlphaSTAR は国防総省および支援機関と協力して、多くのミッションクリティカルなアプリケーションに取り組んできました。しかし、彼らの最近の協力には、GBE 開発の推進も含まれており、最終的には戦闘用武器、具体的にはダマスカス鋼のナイフの製造に至り、昨年 12 月にタンパで開催された DMC カンファレンスで実演され、大きな進歩となりました。

特に展示されたのは、カスタムナイフのオンデマンド印刷で、ナイフの製造に使用するステンレス鋼の微細構造をカスタマイズし、さまざまな用途に合わせてナイフを最適化するというものでした。

国防総省のサプライチェーンの中核企業として、DLA の戦略目標は常に、軍隊と防衛機関の装備を可能な限り充実させるために、初期構築、修理、交換部品の迅速化を実現する柔軟なサプライチェーンを構築することです。そのため、3Dプリントなどの新技術を活用し、その開発を推進することで、「戦闘員の任務に高度かつ致死的な装備を提供する」ことが同社の中核的な使命となっている。

現在、3D プリンティングが大量生産に向かうにつれ、新たなブレークスルーによって DLA が 3D プリンティング技術の利点をさらに活用できるようになり、GBE などの新興技術が商業顧客に届く新たな市場が開拓されています。 DLA が粒界エンジニアリングの開発をサポートするのは、これが理由です。粒界エンジニアリングは、積層造形材料の潜在能力を最大限に引き出し、3D 印刷業界に技術のさらなる進歩を求めているからです。そこで、ゼネラル・エレクトリック・リサーチ・センター (GERC)、ミシガン大学 (UoM)、Quadrus が率いる AlphaSTAR Technology Solutions (ATS) コンソーシアムがこの課題に取り組み、いくつかの目覚ましい進歩を達成しました。

△AlphaSTARは複数のアルゴリズムを通じてコストを削減し、開発をスピードアップします。エンジニアリングの観点から見ると、チームのイノベーションには、合金組成、沈殿物の存在、ナノ/マイクロ材料介在物の使用、3Dプリントプラットフォーム内の熱サイクルを活用するためのプロセスパラメータの変更に合わせて調整できる、実績のある金属3Dプリントアルゴリズム、モジュール、統合計算ツールが含まれます。これらの特性により、応力、腐食、ひび割れに対する耐性の向上、粒径と境界角度の点で理想的な構造、構築結果を最適化して最終的にカスタマイズする機能など、材料のパフォーマンスが向上します。

研究チームは、（1）ICME熱物理学、（2）プロセスフロー図、（3）溶融プール工学、および（4）粒界工学を使用しました。これは、AlphaSTAR が GENOA 3DP ソフトウェア環境を活用して、材料特性を改善するために必要な成分 (原材料) と、それが確実に実現されるようにするためのレシピ (改善されたビルドプラン - G コードに転送可能) を特定するという点で斬新です。シミュレーション機能は、最終的に使用負荷を受けて強度と柔軟性を評価する切削工具の製造を通じて検証されます。印刷されたツールは、改善された微細構造 (GENOA 3DP: TMg + 粒界エンジニアリング) と改善されたパフォーマンス (GENOA: 仮想完成品のパフォーマンスが仕様を満たす) を兼ね備えています。

△GENOA 3DPは、ポリマーや金属アプリケーションにおけるさまざまな積層造形プロセスと材料をモデル化できるモデリングソフトウェアです。実用的な観点から、AlphaSTARが率いるチームは粒界エンジニアリングを使用してダマスカス鋼ナイフを製造し、強度と柔軟性が向上した部品は、必要性と理由を待って遠方の工場に長期間保管するのではなく、必要な場所でオンデマンドで製造できることをDLAに証明しました。同様に重要なのは、この科学を拡張して、自動車、航空宇宙、工業、消費財、電子機器、医療機器などの他の産業で製造された製品の有効性と品質を向上させることです。

AlphaSTAR と DLA のプロジェクトでは、3D 印刷プロセスのシミュレーション、ビルドの最適化、粒界エンジニアリングを組み込んだ部品認定によって、初期製品の開発と入手がいかに容易になるかが強調されています。シミュレーションソフトウェアを通じて知識を広げ、物理現象の理解を深めることで、試行錯誤に基づくリスクと生産サイクルを削減します。全体として、これらすべてが同時に国防総省のサプライチェーンに直接的な利益をもたらし、軍隊の強化に役立ちます。

粒界エンジニアリング: AlphaSTAR と DLA は、必要に応じてコンポーネントを改良し、商業化に向けて大きな一歩を踏み出します。

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