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Apr 07, 2024

Liberty Powder Metals verbessern die Ausbeute an Metall-AM-Pulver

11. November 2022 Teilen Sie es in Ihrem Netzwerk: Liberty Powder Metals (LPM), Teil der Liberty Steel Group der GFG Alliance, hat eine Prozesskonfiguration identifiziert, die die Ausbeute an zerstäubten Additiven erhöht

11. November 2022

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Liberty Powder Metals (LPM), Teil der Liberty Steel Group der GFG Alliance, hat eine Prozesskonfiguration identifiziert, die die Ausbeute für zerstäubte additive Fertigungspulver erhöht.

Das von Innovate UK finanzierte DANDY 2-Projekt verknüpfte erfolgreich die Modellierung des Zerstäubungsprozesses mittels numerischer Strömungsmechanik (CFD) und experimenteller Modellierung (EM) mit dem Anlagenbetrieb, um die Ausbeute an Pulvern für die additive Fertigung mit einer Partikelgrößenverteilung von 15 zu erhöhen -45 μm, um über 40 % durch eine iterative Designoptimierung der Stufenwechsel-Flüssigkeitszerstäuberdüse und Änderungen des Pulverproduktionsprozesses. Dies beinhaltete eine gemeinsame Forschung und Entwicklung mit dem Materials Processing Institute, Middlesborough, North Yorkshire, Großbritannien.

Während des einjährigen Projekts simulierte das CFD Gasströme, Düsenplatten, neue Düsendesigns, den Zusammenhang zwischen Gaseingangstemperatur und Zerstäubungsgeschwindigkeit, Zusammenhang zwischen Gaseingangsdruck und Ansaugdruck (Kreuzvalidierung durch Anlagenmessungen), die Dichtungsdicke veränderte beide Zerstäubungsgeschwindigkeiten und Aspirationsdruck. EM sorgte für Vertrauen in die Maschinensicherheit, ermöglichte eine weitere Modellierung der Dichtungsdicke und Änderungen im Düsendesign. CFD kombiniert mit EM zur Entwicklung des Düsendesigns, einschließlich Hochgeschwindigkeitsvideos mit 115.000 Bildern pro Sekunde, was eine Kreuzvalidierung zwischen Modellflüssen und gegenüber der Düsenleistung ermöglicht.

LPM führte 193 Zerstäuberschmelzen von 316L und Alloy718 durch, mit einzelnen Versuchen zu Düsendesign und -material, Düsenplatte, Dichtungsdicke, Gaseingangstemperatur und Gaseingangsdruck (sowohl dynamisch als auch stationär). Jeder Parameter hat die additive Fertigung beeinflusst, die zusammengenommen zu einer kumulierten AM-Ausbeute von 57 % geführt hat. Auf diesen Datensatz wurden von der Swansea University und dem Materials Processing Institute unabhängig voneinander Tools für maschinelles Lernen angewendet. Obwohl der Datensatz im Hinblick auf „Big Data“ klein war, bestätigten diese Tools die Ergebnisse der Anlagenversuche und identifizierten verschiedene Parameter, die weiter untersucht werden sollten.

Pulver aus 24 Schmelzen wurden vollständig charakterisiert, um die Fließfähigkeit und die morphologischen Eigenschaften zu beurteilen. Diese Pulver wurden auch zum Bau mechanischer Prüfkörper im Rahmen der additiven Fertigung verwendet. Es wurde festgestellt, dass das Pulver aus den Hochausbeuteversuchen von guter Qualität war, leicht herzustellen war und gute mechanische Eigenschaften aufwies.

Anhand der Modellierung, der Anlagenversuche, des maschinellen Lernens und der Pulvercharakterisierung wurde eine neue Konfiguration identifiziert, um die Ausbeute für die LPM-AM-Pulverproduktion zu steigern.

Das von Innovate UK finanzierte Projekt untersuchte auch den Einsatz von Audiometrie- und Vibrationsüberwachungstools am Zerstäuber, um Echtzeit-Feedback und -Steuerung zu ermöglichen. LPM beabsichtigt, diese Technologie weiterzuentwickeln.

www.libertysteelgroup.com

www.mpiuk.com

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