美國陸軍研究實驗室（ARL）與來自中佛羅里達大學（UCF）的研究人員合作，為士兵提供了3D打印重量較輕的武器組件。具體來說，聯(lián)合團隊優(yōu)化了稱為WE43的高強度鎂合金3D打印的工藝參數(shù)。輕質合金用于通過激光粉末床熔合制造24個微晶格結構，這使科學家能夠表征其抗壓強度和破壞模式。希望WE43最終將繼續(xù)用于未來的陸軍應用。

“我們使用了一種稱為WE43的鎂合金，只有少數(shù)研究人員成功地對其進行了3D打印，” ARL 3D打印金屬首席研究員Brandon McWilliams博士說。 “在這項工作中，我們優(yōu)化了工藝，以實現(xiàn)比以前報道的更高的密度，并將其用于生產和表征由WE43組成的晶格結構?！?/span>

由UCF和ARL研究人員3D打印的鎂晶格結構。通過UCF拍攝。

鎂WE43用于輕武器系統(tǒng)

鎂Elektron WE43被描述為一種高強度鑄造合金。該材料可在高達300°C的溫度下使用，并具有250MPa的拉伸強度。通過提供優(yōu)異的機械性能和耐腐蝕性能，WE43以前已在直升機變速箱組件，航空發(fā)動機，高性能汽車甚至導彈中得到使用。結合金屬3D打印，這種材料有可能在需要時交付關鍵任務組件，從而消除了陸軍對時間效率低下的常規(guī)供應鏈的依賴。此外，McWilliams認為，朝著輕質合金3D打印邁進將是美國陸軍現(xiàn)代化戰(zhàn)略的關鍵方面，這使得未來野戰(zhàn)士兵的操作更加容易。

McWilliams補充說：“當前的系統(tǒng)太重，這增加了士兵的負擔，降低了燃油效率，并降低了任務效率。作為陸軍研究人員，我的目標是進行研究，這是從基礎研究和應用研究階段成功過渡到實際應用的最大機會，從而可以實現(xiàn)過度的轉換?！?/span>

ARL 3D打印金屬首席研究員Brandon McWilliams博士。圖片來自ARL。

通過協(xié)作推進國防3D打印

自啟動“開放校園計劃”以來，ARL便成為了與行業(yè)和學術界在研究項目上合作的重點。除增材制造外，開放校園還旨在利用區(qū)域專業(yè)知識來加速眾多STEM領域的創(chuàng)新。對于UCF項目，ARL研究人員現(xiàn)在將致力于評估其3D打印的WE43鎂零件的應變率和彈道特性。該團隊還將尋找新的示范應用，例如超輕型無人機和地面機器人零件。UCF首席研究員Yongho Sohn教授說：“這是一次令人興奮而又令人振奮的合作，產生了基于對材料和增材制造的基本了解而產生的技術成就。 McWilliams博士及其團隊確定的具有明確科學目標的技術遠見是我們做出貢獻的關鍵。”

陸軍使用了像MQ-1C灰鷹無人機系統(tǒng)這樣的無人機。圖片來自美國陸軍。

與其他武裝部隊一樣，美國陸軍對金屬3D打印并不陌生。本月初，美國應用科學技術研究組織（ASTRO America）被選中來協(xié)調美國陸軍的一項新計劃，該計劃的重點是開發(fā)用于生產地面車輛的超大型金屬3D打印機。與UCF的工作類似，該系統(tǒng)將用于對坦克和悍馬車進行3D打印，輕巧的裝甲車車身（底盤）的3D打印。

在賓夕法尼亞州立大學工程學院的其他地方，研究人員最近被美國陸軍授予了43.4萬美元，用于開發(fā)一種優(yōu)化的3D打印高強度合金的方法。該項目將使團隊利用計算機模型開發(fā)基于激光的DED工藝，該工藝能夠印刷出具有增強材料性能的堅固鋼材。

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