美国陆军为伍斯特理工拨款2500万美元开发冷喷涂3D打印材料

时间：2019-09-12 09:20 来源：未知作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网9月12日讯，马萨诸塞州伍斯特理工学院（WPI）获得了美国陆军作战能力发展指挥部陆军研究实验室（CCDC-ARL）颁发的三年2500万美元奖金，用于为战场开发金属冷喷涂增材制造（CSAM）工艺。在该项目中，WPI的任务是对合金进行表征和测试，最终能够生产和修复军用级部件。这消除了制造军用新部件的广泛等待时间和高成本。
WPI材料加工数据中心主任，ARL项目首席研究员Danielle Cote说：“冷喷涂是一种基础技术，在军事和其他领域具有广泛的应用前景。”
ARL对冷喷涂添加剂制造的兴趣
  CSAM使用加压气体将金属粉末沉积到接近超音速的速度。在没有首先熔化粉末的情况下，由于冲击力，喷雾在接触时粘附到金属上。该过程可以简化为便携式手持式涂敷器，这使其在现场使用具有吸引力。该技术先前已被工程师用于修理发动机变速箱和制造电动机。
  “如果你正在执行任务并且需要快速移动到一个更安全的地方，并且车辆上的关键部分会中断，那么除非你能够快速修复它，否则你会被困住。这就是冷喷雾的来源。“Cote补充道。“军队对冷喷3D打印感兴趣是一种修复技术[修复一个零件比更换它更便宜]，你可以更快地恢复使用设备，因此陆军对此感兴趣。“
  上个月，ARL还授予新泽西州罗文大学1450万美元用于开发聚合物CSAM。作为ARL项目的一部分，WPI研究团队还将与多家分包商合作，包括加州大学欧文分校，马萨诸塞州洛厄尔大学和宾夕法尼亚州立大学。
定制CSAM金属粉末
  对于大多数制造方法，例如铸造和锻造，通过首先熔化然后热处理来改变金属合金。另一方面，合金在冷喷涂之前不会熔化，也不会在涂覆后进行热处理。 CSAM不要求合金能够熔化应用。因此，与其他制造方法相比，研究团队可以获得更广泛的潜在材料。为了开发和研究纳米级粉末的化学和结构特性，WPI已经获得了各种设备作为ARL奖的一部分。这些工具包括SEM / EDS单元，同步激光衍射和动态图像粒子分析仪等工具，用于测定粉末形态，纳米压头用于测量纳米级机械性能。

该团队发现，通过逐步加热，冷喷粉的性能可以进行微调和增强。开发计算模型以确定所选择的合金用于研究和采用的热处理方案。该模型基于广泛的实验室实验，并利用WPI丰富的金属属性数据库，为特定冷喷涂应用定制设计粉末提供了可能和更有效的方法。

WPI正在开发这样的金属粉末，用于冷喷涂

WPI正在开发这样的金属粉末，用于冷喷涂。照片来自WPI。
通过CSAM提高军事准备程度
WPI的粉末改性技术可以制造具有高强度，韧性和延展性的工程级合金。例如，更换直升机变速箱通常需要数月甚至数年。特别是变速箱需要经常维护，维修和更换的成本很高。另一方面，CSAM可以有效地修理或甚至制造变速箱的部件，使直升机快速返回空中。虽然ARL的主要重点是修理合金，但该奖项还允许WPI探索战场之外的CSAM应用，例如在设备上应用抗菌铜涂层。此外，WPI机器人工程计划的研究人员将探索使用多轴机器人来自动化CSAM。

Cote（左）正与研究员Kyle Tsaknopoulos合作，她是博士后研究员。照片来自WPI。

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