Army 3D-Drucke ultra-starke Teile aus Pulver

Soldaten, die Ersatzteile benötigen, können sich in Zukunft 3D-Drucker aussuchen, um schnell zuverlässige und hochfeste Metallteile zu liefern. Armeeforscher suchen nach neuen Technologien, um Stahllegierungsteile aus Pulver mit einem Laser herzustellen.

Im Army Research Laboratory der US Army Combat Capabilities Development Command sagen Wissenschaftler der Materialherstellung, dass diese Technologie alles verändern kann.

“Ich denke, dass dies die Logistik wirklich revolutionieren wird”, sagte Dr. Brandon McWilliams, Teamleiter in der Fertigungswissenschaft und -technologie des Labors. “Additive Manufacturing wird einen großen Einfluss auf die Nachhaltigkeit haben.”

McWilliams sagte, der Traum von schnell bedruckten, zuverlässigen 3-D-Metallteilen sei noch weit entfernt. Die Vorteile werden jedoch erheblich sein.

“Sie können Ihren Logistikfußabdruck wirklich reduzieren”, sagte er. “Anstatt sich Sorgen zu machen, eine ganze LKW-Ladung oder Konvois mit Ersatzteilladungen zu befördern, können Sie alles selbst erzugen, was Sie brauchen, solange Sie über Rohmaterial und einen Drucker verfügen.”

Die Forscher verwenden eine Legierung, die ursprünglich von der US Air Force entwickelt wurde. Die US Army hat das Metall, genannt AF96, an die Pulverform angepasst. Bei einer Methode namens Powder Bed Fusion schmilzt der Laser des 3D-Druckers das Pulver selektiv in einem Muster. Der Drucker beschichtet dann die Bauplatte mit einer weiteren Pulverschicht und der Vorgang wird wiederholt, bis das Teil fertig ist.

“Wir können Teile mit internen Strukturen bedrucken, die sie nicht unbedingt mit so hoher Maßgenauigkeit herstellen können, wo sie Mühlen- oder Maschinenteile verwenden”, sagte Dr. Andelle Kudzal, Materialingenieurin im McWilliam-Team.

Den resultierenden Teil in der Hand zu halten ist wirkungsvoll. Es fühlt sich an wie ein Stück Stahl, das traditionell geschmiedet wurde, verfügt jedoch über komplizierte Konstruktionsmerkmale, die kein Werkzeug schaffen könnte. Armeeforscher sagten, diese Stahllegierung habe erstaunliche Eigenschaften und, was noch wichtiger ist, potentielle Anwendungen für Ersatzteile für Bodenfahrzeuge.

“Dieses Material, für das wir gerade gedruckt und Verarbeitungsperimeter entwickelt haben, ist wahrscheinlich etwa 50 Prozent stärker als alles, was im Handel erhältlich ist”, sagte McWilliams.

Für Army-Anwendungen ist der Schlüssel zur Verwendung die Zertifizierung. Funktioniert das Teil in einem Schlachtfeld nach Bedarf?

“Wir haben einige Empeller-Ventilatoren für den M1-Abrams-Turbinenmotor (Hauptkampfpanzer) gedruckt, und wir können dieses Teil liefern – sie können es verwenden und es funktioniert”, sagte McWilliams. “Aber es ist kein qualifizierter Teil. Was das Schlachtfeld angeht, kann dies gut genug sein, um Ihren Panzer stunden- oder tagelang wieder zum Laufen zu bringen, wenn dies für die Mission wichtig ist, aber andererseits müssen wir es immer noch sein Kann ich antworten, ist dies so gut wie der OEM-Teil (Original Equipment Manufacturer)? Hat dies eine bessere Leistung? “

Die Forscher sagten, dass es zwei reale Strategien gibt. Eine ist für die Aufrechterhaltung des Schlachtfelds, das Logistikstück – der Ersatz vorhandener Teile und die Unterstützung von Altsystemen, aber die zweite Strategie betrifft Zukunftssysteme.

“Dort sind wir stärker in die OEMs und die Industrie eingebunden, um zu sehen, woran sie arbeiten und wie wir die Dinge verbessern können, um den Stand der Technik wirklich voranzutreiben”, sagte McWilliams.

Die Luftwaffe entwickelte diese Legierung ursprünglich für Bombenanschläge. Sie brauchten ein Metall von sehr hoher Festigkeit und hoher Härte, aber es musste auch wirtschaftlich sein.

“Das Schöne an der Armee ist, dass sie weitreichende Anwendungen hat. Wir haben Interesse von der Bodenkampffahrzeug-Community, daher könnte sie für Ersatzteile verwendet werden”, sagte McWilliams. “Viele unserer Teile in Bodenfahrzeugen sind jetzt aus Stahl. Daher könnte dies als Ersatz eingesetzt werden, ohne sich um die Materialeigenschaften kümmern zu müssen, weil Sie wissen, dass es besser wird.”

Das Labor arbeitet eng mit Industrie und akademischen Forschern zusammen, um neue Legierungskonzepte zu modellieren, thermodynamische Berechnungen durchzuführen und den Prozess zu beschleunigen, um die Materialien zu Soldaten zu bringen.

“Wir haben eine Roadmap entwickelt, und dies ist ein integrierter Plan, der sich jetzt auf die Unterstützung unserer Modernisierungsprioritäten konzentriert, aber wir sind auch eng mit der Bodenkampffahrzeug-Community verbunden”, sagte McWilliams.