Cuando el Doctorado en Ingeniería Mecánica.El candidato William Frieden Templeton tenía la intención de observar más de cerca cómo los parámetros del proceso de fusión de lecho de polvo por láser (PBF-LB) influyen en la microestructura, pero nunca esperó encontrar un defecto de fabricación que antes se había pasado por alto en la fabricación aditiva de PBF-LB.

La porosidad por contracción, un defecto común en las piezas fundidas de metal, se forma cuando el metal pasa de su estado líquido a sólido.El metal se contrae volumétricamente a medida que se enfría y solidifica, y si esta contracción no puede ser compensada por el metal líquido restante porque las vías de flujo del metal líquido están bloqueadas por la microestructura que se solidifica, obtenemos porosidad de contracción.

"Estos defectos ocurren en la escala de la microestructura y son realmente difíciles de detectar si no los esperas", dijo Frieden Templeton."Usando un microscopio óptico óptico, a menudo parecen pequeños arañazos de pulido".

Debido al proceso de impresión PBF-LB capa por capa, la refundición podría eliminar estos poros de contracción, o podrían eliminarse durante el mecanizado posterior a la impresión si están más cerca de la superficie de la pieza, lo que haría que estos defectos no sean un problema.Sin embargo, surgen problemas cuando estos poros se forman lo suficientemente profundos como para que la siguiente capa de metal no pueda eliminarlos durante la refundición.

"Este es el momento en que alguien ha explicado la aparición de porosidad por contracción basada en la solidificación y los fundamentos del procesamiento de L-PBF", dijo Sneha Narra Prabha Narra, profesora asistente de Ingeniería Mecánica.

"Además, también pudimos mapearlo en función de las condiciones de procesamiento y presentar esta información en una forma que sea fácil de interpretar para los investigadores e ingenieros durante el desarrollo de los parámetros del proceso. Esto solo fue posible debido a la naturaleza interdisciplinaria y colaborativa de esteproyecto."

Frieden Templeton estaba tomando un curso de procesamiento de solidificación impartido por el coautor Chris Pistorius, profesor de ciencia e ingeniería de materiales;Casi al mismo tiempo, estaba caracterizando las muestras involucradas en este trabajo, lo que le permitió establecer las conexiones entre su trabajo de curso yinvestigaciónrápidamente.

"Este es un ejemplo apropiado de lo que sucede cuando los estudiantes están abiertos a aplicar sus estudios de posgrado a su investigación en curso", dijo Narra."Este suele ser el caso en CMU. La comprensión mecanicista de la formación de defectos nos permitió proponer estrategias de mitigación".

El desarrollo de parámetros de proceso para PBF-LB ha logrado avances significativos en los últimos años, lo que permite que el proceso logre una alta calidad constante de las piezas.Si bien es probable que los resultados de este trabajo no alteren los parámetros de proceso previamente establecidos porque la mayoría se crean a bajas temperaturas de impresión (alrededor de 100 °C).En trabajos futuros, los fabricantes deberán prestar atención a este defecto en la AM.

"Esto afectará particularmente a los investigadores y fabricantes que trabajan en el desarrollo de parámetros de proceso para imprimir a altas temperaturas cercanas a los 500°C e imprimir geometrías complejas susceptibles a la acumulación de temperatura local", afirmó Frieden Templeton.

"Más allá de los hallazgos de nuestra investigación, quiero enfatizar lo importante que es para los investigadores mantener la mente abierta al recopilar y analizar datos. Comenzamos este proyecto sin expectativas de observar la porosidad de contracción porque no se menciona a menudo en la literatura existente".

Esta investigación se realizó en colaboración con investigadores de la Universidad de Pittsburgh;Albert To, Shawn Hinnebusch y Seth Strayer, quienes utilizaron sus simulaciones de fabricación aditiva para diseñar estos experimentos y fabricaron las muestras como parte de un proyecto en curso apoyado por la NASA.

el trabajo espublicadoen el diarioActa Materialia.