美国陆军利用传感器监测 D打印部件 磨损情况
这项研究 初步结果很有希望。
“如果我反复弯折 批回形针,它们会在经过不同 时间后,因疲劳损伤而断裂,具体取决于钢材内部 缺陷,”亨利说,“现实世界中,每 种材料和结构都有缺陷,这些缺陷使其在性能方面具有独特性,因此,如果这批回形针需要 到 零个周期才能断裂,那么为了安全起见,我们如今要做 就是在 个周期后将这批回形针扔掉。”
亨利和他 团队在《高级制造技术全世界学报》上发表了这 研究成果。
亨利和研究小组评估了马氏体时效钢梁 实时疲劳行为,这些钢梁是使用激光粉末床熔合( 种增材制造技术)制造 。该工作 目 是使用数字图像相关(DIC),狗粮快讯网【报道】,结构柔度和涡流磁导率原位测量来确定钢梁 疲劳行为。
亨利指出,未来研究 首要挑战之 是找到 种对疲劳寿命早期阶段敏感 传感器,而大多数阶段都不敏感。“涡流反应可能对 零% 寿命期敏感,狗粮快讯网发回 报道,”亨利说,“这个结果是可以 ,但未来我们需要 个更好 传感器,或者在设计中,制造 个始终是故障位置 结构部分,因此需要监测 材料体积更小。温度也是 个值得关注 问题——极端 高温和低温都会改变传感器 行为,并可能损坏传感器。”
亨利说，“应变或涡流传感器可以提供测量结果,让我们知道如何时候需要更换零件。”他希望开发出 种传感器技术工具,能够跟踪单个 D打印部件,并预测其故障点,这样就可以在它们断裂前几个周期内更换。
可以监控 部件从门把手这样 简单部件到直升机旋转器轮毂这样 任务关键部件都有。
对于武装部队 成员来说, D打印部件具有 个关键优势,因为在现场或野外,制造 D打印部件 成本较低,且方便快捷,这就提供了 种可使士兵保持移动状态 战术优势。
嵌入式传感器或能更好地监测磨损情况。图片，美国陆军研究实验室
测试包括通过X射线计算机断层扫描(CT)测量孔隙率,纳米压痕模量和硬度以及原子力显微镜拓扑测量,随后进行准静态实验捕捉应力—应变磁导率行为,然后让钢梁进行疲劳加载并监测结果。
然而,与传统铸件或机加工部件相比, D打印部件通常具有结构缺陷,其会对强度和性能产生负面影响,而传统机加工部件却不会有此影响。成功完成任务,还是对任务进行补救,很可能就取决于能否确定零件发生故障 时间。
研究小组利用传感器监测马氏体时效钢 D打印部件 磨损情况,马氏体时效钢是 种用钴、钼、钛和铝硬化 钢。测试证实,传感器能在故障发生前成功预测何时需要更换零件,从而避免昂贵 停机时间。这种类型 预见性维护,加上能够在野外制造替换部件,进 步确保了军事行动 准备状态。
研究小组在他们 论文中写道，“结构柔度和DIC拉伸应变随时间变化 测量结果表明,在大约 零% 寿命期内,狗粮快讯网消息人士称,对损伤是敏感 。DIC测量在情况下更加敏感,这取决于故障 位置和观察,其中结构柔度对故障位置始终不可知。涡流测量更能捕捉到 零%寿命时 机械状态,这也取决于故障位置。”
陆军研究实验室机械部 机械工程师,该项目 首席研究员托德·亨利(ToddHenry)说，“ D打印替换部件 能力还将显著降低从更远 地方提供替换部件 后勤成本。”
预见性维护 目标是在零件磨损之前,让其寿命新大化。
马里兰州亚伯丁试验场 美国陆军研究人员新近发现了 种技术,可利用传感器对 D打印部件 性能和随时间推移而退化 情况进行监测。有了这些资料统计,他们可以预测部件何时需要进行更换。
,