셰필드 대학교는 솔리드를 사용합니다.
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셰필드 대학교는 솔리드를 사용합니다.

May 25, 2023

2022년 10월 26일

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영국 셰필드 대학의 일부인 셰필드 티타늄 합금 연구(STAR) 그룹의 연구원들은 독일 Schluechtern에 있는 ECKART GmbH와 제휴하여 잉여 알루미늄 합금 분말을 미립화에서 두 가지 고체 상태 단계를 거쳐 시트 재료로 변환하여 다음과 같은 작업에 사용했습니다. 항공 우주 응용 프로그램. 이 프로젝트는 FAST(현장 보조 소결 기술)와 열간 압연을 결합하여 잉여 알루미늄 합금 분말을 미립화에서 두 가지 고체 상태 단계를 통해 시트 재료로 전환했습니다. Eckart는 연구원들이 사용하는 A20X 합금 분말을 제공했습니다.

적층 제조 기술은 일반적으로 기존 야금술에 비해 재료 낭비가 적다는 점에서 홍보되지만, 원자화된 입자 크기 범위는 종종 문제로 간과됩니다. 비즈니스 경제학에서는 이러한 잉여 분말을 유용한 제품으로 변환하여 AM 시장이 비용 효율적이고 지속 가능성 목표를 충족할 수 있도록 대체 프로세스를 활용해야 합니다. 이 핵심 요소는 이 연구의 기초를 알려줍니다.

현장 보조 소결 기술은 후속 처리를 위해 이러한 잉여 분말을 빌렛으로 통합하는 대체 고체 처리 경로를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 이 공급원료로부터 유용한 제품을 생산하는 동시에 적층 제조 공급망 내 지속 가능성을 향상할 수 있습니다.

이 프로젝트는 한 단계 더 나아가 FAST와 열간 압연을 결합하여 두 가지 고체 상태 단계를 통해 잉여 알루미늄 합금 분말을 원자화에서 판재로 변환합니다. FAST는 분말을 완전히 조밀한 빌렛으로 효과적으로 통합한 다음 시트로 열간 압연할 수 있습니다.

인장 테스트를 통해 이 프로젝트의 결과는 이 공정의 특성 결과가 항공우주 분야에 사용되는 기존 재료와 비슷하다는 것을 보여주었습니다.

금속 분말의 FAST에 초점을 맞춘 기존 연구는 이 프로젝트 개발에 도움이 되었습니다. 이로 인해 미래 제조 허브인 MAPP 연구원인 Simon Graham 박사가 설계하고 BEng 항공우주 공학 학생인 Alicia Patel이 이끄는 최종 학년 학생 프로젝트가 촉발된 것으로 알려졌습니다. 이 초기 단계 연구가 완료된 후 이 프로젝트는 다음과 같이 구축되었습니다. Graham 박사가 주도한 노력.

이 연구는 또한 크로스오버 방법이 관련성이 있는 것으로 확인된 레이저 빔 분말 베드 융합(PBF-LB) 적층 가공을 위해 대형 티타늄 분말 처리와 관련하여 셰필드에서 수행된 작업을 통해 알려졌습니다. 기존 문헌을 검토할 때 열간 압연, FAST 생산, 순수 알루미늄을 전문으로 하는 단 하나의 논문만 출판된 것으로 생각됩니다. A20X 합금에 대해 이전에 발표된 연구에서는 AM 또는 주조 재료만 고려했습니다.

연구 결과에 따르면 FAST는 A20X를 비롯한 큰 입자 크기 범위의 알루미늄 합금 분말을 완전히 밀도가 높은 재료로 신속하게 통합할 수 있는 것으로 나타났습니다. 그 결과 직경 80mm의 A20X FAST도 초기 15mm 두께에서 2mm 시트까지 성공적으로 열간 압연되었지만 시트 내의 가장자리 결함을 방지하려면 일부 최적화가 필요합니다.

동일한 시작 치수를 가진 일부 기존 주조 A20X 재료도 동일한 조건에서 열간 압연되었습니다. 인장 테스트 결과, 열처리 전후에 FAST 소재는 주조물과 유사한 특성을 나타냈으며 항공우주 분야에 사용되는 다른 알루미늄 시트와 비교할 수 있는 것으로 나타났습니다.

이러한 발견은 World PM2022에서 Simon Graham 박사가 '현장 보조 소결 기술과 열간 압연의 결합을 통한 잉여 알루미늄 합금 분말의 고체 가공'이라는 제목의 기조 연설에서 발표했습니다.

이 프로젝트의 결과는 잉여 합금 분말을 우수한 기계적 특성을 지닌 시트 재료로 전환할 수 있는 실행 가능한 처리 경로가 있음을 입증했습니다. 현 단계에서는 장기적, 긍정적 영향을 정량화할 수 없지만, 경제적 영향은 분명합니다. 이러한 경제적 이점은 분무기의 새로운 수익원뿐만 아니라 적층 제조용 분말의 잠재적인 비용 절감과 관련이 있습니다.