طور علماء من جامعة فيرجينيا وجامعة كارنيجي ميلون وجامعة ويسك ونسن-ماديسون طريقة لاكتشاف ومنع تكون العيوب الهيكلية المعروفة باسم “ مسام ثقب المفتاح ” والتي يمكن أن تؤدي إلى تصنيع أجزاء مضافة ذات خصائص ميكانيكية رديئة. بتمويل من وزارة الطاقة، استخدم الفريق التصوير بالأشعة السينية والتصوير الحراري جنبًا إلى جنب مع محاكاة الفيزياء المتعددة لاكتشاف “تذبذب ثقب المفتاح” في اندماج طبقة مسحوق الليزر لسبائك التيتانيوم، Ti-6Al-4V.
ولكن ما هي بالضبط مسام ثقب المفتاح؟ حسنًا، كما تعلم، يتضمن اندماج طبقة مسحوق الليزر ذوبان ودمج جزيئات مسحوق المعدن بالليزر. إحدى المشكلات التي يمكن أن يسببها ذلك هي ثقب المفتاح (كما هو موضح في صورة الغلاف). تتشكل مسام ثقب المفتاح هذه بسبب زيادة مدخلات طاقة الليزر المركزة في منطقة معينة من الجزء. يؤدي هذا إلى تبخر المعدن لممارسة ضغط الارتداد، مما يؤدي إلى دفع سطح حوض الذوبان – هذه هي المنطقة التي صهر فيها الليزر المسحوق للتلبيد. يشكل البركة المنخفضة ثقبًا رئيسيًا يحدث فيه انعكاس الليزر وامتصاصه؛ يمكن أن تؤدي هذه الظروف غير المستقرة إلى انهيار ثقب المفتاح، حيث تتشكل فقاعات الغاز ويمكن أن تصبح عيوبًا في المسام عندما تكون عالقة في المادة بواسطة الطبقات الصلبة. يمكن أن تزيد هذه العيوب من إجهاد الأجزاء وتكون مواقع لتشكيلات الشقوق في المستقبل.
ما مدى انطباق النتائج على الصناعة؟
طور الباحثون، بقيادة Zhongshan Ren و Tao Sun في جامعة فيرجينيا، طريقة لمنع هذه الثقوب باستخدام التصوير بالأشعة السينية، مما يشير إلى ميل تذبذب ثقب المفتاح. استخدموا هذه المعلومات لبناء نموذج للتعلم الآلي يستخدم التصوير الحراري لاكتشاف ثقوب المفاتيح هذه. إنهم يعتقدون أن هذه النتائج قابلة للتطبيق بشكل كبير على الطباعة ثلاثية الأبعاد للصناعة. أكد صن قائلاً: “يوفر نهجنا حلاً قابلاً للتطبيق لاكتشاف عالي الدقة وعالي الدقة لتوليد ثقوب المفاتيح التي يمكن تطبيقها بسهولة في العديد من سيناريوهات التصنيع الإضافي.”
من المثير للاهتمام في هذا المشروع أن الفريق لم يستخدم فقط الأساليب التجريبية الفيزيائية. لقد استخدموا التعلم الآلي. وفقًا لـ Zhongshan Ren ، ” لقد غير هذا المشروع حقًا تصوري للتعلم الآلي … [إنه] أداة رائعة للبحث العلمي والتطبيقات الهندسية، طالما يمكن تفسير نتائجه.”
علاوة على ذلك، فإن التقنية التي استخدموها سهلة التطبيق على مشاريع أخرى. وفقًا لهم، فإن تحليل سلوكيات التذبذب ” عام وعملي “، مما يعني أنه لا يقتصر على بعض المشاريع فقط. يمكن للمهندسين استخدام التحليل لمنع ثقب المفتاح، وبالتالي جعل الأجزاء ذات الخصائص الهيكلية والميكانيكية أفضل مع تقليل مخاطر الفشل.
المصدر: 3dnatives
إقراء ايضا: