美國陸軍研究實(shí)驗室（ARL）與來(lái)自中佛羅里達(dá)大學(xué)(xué)（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(lái)說(shuō)，聯(lián)(lián)合團(tuán)隊優(yōu)(yōu)化了稱(chēng)為WE43的高強度鎂合金3D打印的工藝參數(shù)。輕質(zhì)(zhì)合金用于通過(guò)激光粉末床熔合制造24個(gè)微晶格結(jié)構(gòu)，這使科學(xué)(xué)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(lái)的陸軍應(yīng)用。

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

由UCF和ARL研究人員3D打印的鎂晶格結(jié)構(gòu)。通過(guò)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(dá)300°C的溫度下使用，并具有250MPa的拉伸強度。通過(guò)提供優(yōu)(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)(fā)動(dòng)機，高性能汽車(chē)甚至導(dǎo)彈中得到使用。結(jié)合金屬3D打印，這種材料有可能在需要時(shí)交付關(guān)(guān)鍵任務(wù)(wù)組件，從而消除了陸軍對時(shí)間效率低下的常規(guī)供應(yīng)鏈的依賴(lài)。此外，McWilliams認(rèn)為，朝著(zhù)輕質(zhì)(zhì)合金3D打印邁進(jìn)(jìn)將是美國陸軍現(xiàn)代化戰(zhàn)略的關(guān)(guān)鍵方面，這使得未來(lái)野戰(zhàn)士兵的操作更加容易。

McWilliams補充說(shuō)：“當(dāng)前的系統(tǒng)太重，這增加了士兵的負(fù)擔(dān)，降低了燃油效率，并降低了任務(wù)(wù)效率。作為陸軍研究人員，我的目標(biāo)是進(jìn)(jìn)行研究，這是從基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究階段成功過(guò)渡到實(shí)際應(yīng)用的最大機會(huì )，從而可以實(shí)現(xiàn)過(guò)度的轉(zhuǎn)換?！?/span>

ARL 3D打印金屬首席研究員Brandon McWilliams博士。圖片來(lái)自ARL。

通過(guò)協(xié)(xié)作推進(jìn)(jìn)國防3D打印

自啟動(dòng)“開(kāi)放校園計劃”以來(lái)，ARL便成為了與行業(yè)(yè)和學(xué)(xué)術(shù)(shù)界在研究項目上合作的重點(diǎn)。除增材制造外，開(kāi)放校園還旨在利用區(qū)域?qū)I(yè)(yè)知識來(lái)加速眾多STEM領(lǐng)(lǐng)域的創(chuàng )(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(yīng)變率和彈道特性。該團(tuán)隊還將尋找新的示范應(yīng)用，例如超輕型無(wú)人機和地面機器人零件。UCF首席研究員Yongho Sohn教授說(shuō)：“這是一次令人興奮而又令人振奮的合作，產(chǎn)(chǎn)生了基于對材料和增材制造的基本了解而產(chǎn)(chǎn)生的技術(shù)(shù)成就。 McWilliams博士及其團(tuán)隊確定的具有明確科學(xué)(xué)目標(biāo)的技術(shù)(shù)遠(yuǎn)見(jiàn)是我們做出貢獻(xiàn)的關(guān)(guān)鍵?！?/span>

陸軍使用了像MQ-1C灰鷹無(wú)人機系統(tǒng)這樣的無(wú)人機。圖片來(lái)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(yīng)用科學(xué)(xué)技術(shù)(shù)研究組織（ASTRO America）被選中來(lái)協(xié)(xié)調(diào)美國陸軍的一項新計劃，該計劃的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)(fā)用于生產(chǎn)(chǎn)地面車(chē)輛的超大型金屬3D打印機。與UCF的工作類(lèi)似，該系統(tǒng)將用于對坦克和悍馬車(chē)進(jìn)(jìn)行3D打印，輕巧的裝甲車(chē)車(chē)身（底盤(pán)）的3D打印。

在賓夕法尼亞州立大學(xué)(xué)工程學(xué)(xué)院的其他地方，研究人員最近被美國陸軍授予了43.4萬(wàn)美元，用于開(kāi)發(fā)(fā)一種優(yōu)(yōu)化的3D打印高強度合金的方法。該項目將使團(tuán)隊利用計算機模型開(kāi)發(fā)(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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