UTSA獲得美國(guó)國(guó)防部撥款，以提高軍用國(guó)防3D打印的可靠性

2022年3月9日Researchers（德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校)的研究人員從美國(guó)國(guó)防部(DoD) 陸軍研究辦公室獲得了659,970美元的科研經(jīng)費(fèi)，希望開發(fā)一款通過數(shù)據(jù)模型計(jì)算，可提高美國(guó)軍方使用3D打印制造的能力，包括飛機(jī)在內(nèi)的關(guān)鍵機(jī)械零件等。

UTSA機(jī)械工程系助理教授David Restrepo表示：“現(xiàn)階段金屬增材制造遇到的挑戰(zhàn)之一是難以100%確定地了解打印部件的機(jī)械性能（例如剛度和強(qiáng)度）?！薄芭c設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比，3D制造可預(yù)測(cè)或減少組件系統(tǒng)的可變性同樣非常重要。”

△UTSA研究人員Arturo Montoya、Harry Millwater和David Restrepo共同站在Renishaw 3D打印機(jī)前。圖片來自UTSA

國(guó)防部的3D打印采購(gòu)
南極熊獲悉，自去年2月公布首個(gè)官方增材制造戰(zhàn)略以來，美國(guó)國(guó)防部已在3D打印投入大量科研經(jīng)費(fèi)，力在推進(jìn)各個(gè)國(guó)防相關(guān)領(lǐng)域的使用。

在宣布3D打印政策后不久，DoD與粘合劑噴射3D打印公司OEM ExOne簽訂了一份價(jià)值160 萬美元的合同，以開發(fā)能夠在多種環(huán)境下生產(chǎn)備件的便攜式3D打印系統(tǒng)。一個(gè)“堅(jiān)固耐用的3D打印吊艙”裝在一個(gè)40英尺的野戰(zhàn)方艙中，可在陸地、海上和空中部署，以支持戰(zhàn)區(qū)、救災(zāi)任務(wù)和其他遠(yuǎn)程操作。

ExOne首席執(zhí)行官John Hartner表示：“Binder噴射3D打印因其速度、材料靈活性和易用性而成為軍事用途的關(guān)鍵制造技術(shù)。我們很高興與美國(guó)國(guó)防部和其他合作伙伴合作，使我們的 3D打印機(jī)變得更加靈活耐用，這也將使我們的其他制造客戶受益。最重要的是，我們知道，從現(xiàn)在開始，我們的技術(shù)將在快速滿足關(guān)鍵需求方面發(fā)揮重要作用?！?br />

△ExOne的便攜式3D打印方艙。圖片來自ExOne

Binder國(guó)防3D打印方艙
該公司還將開發(fā)其工業(yè)粘合劑噴射系統(tǒng)之一的特殊軍用版，該系統(tǒng)將具有獨(dú)特的升級(jí)功能，可以制造軍用發(fā)動(dòng)機(jī)。ExOne表示，它將能夠3D打印20多種增材制造粉末，包括陶瓷和金屬。

△ExOne已對(duì)20多種材料進(jìn)行了認(rèn)證，可用于其粘合劑噴射系統(tǒng)。圖片來自ExOne

提高增材制造可靠性
雖然3D打印的優(yōu)勢(shì)眾所周知，但經(jīng)過科研人員分析，尤其是在基于激光燒結(jié)的工藝中，當(dāng)粉末冷卻和固化時(shí)，部件的機(jī)械性能和穩(wěn)定性的不確定性是當(dāng)前3D打印工藝中的一項(xiàng)重大難題。

“我們正在對(duì)激光燒結(jié)過程進(jìn)行建模并計(jì)算分析，以預(yù)測(cè)用3D打印制造的組件的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，”Restrepo 說?！霸谟?jì)算中由UTSA開發(fā)的靈敏度分析作為數(shù)據(jù)的核心技術(shù)。這項(xiàng)獨(dú)特的技術(shù)將使我們能夠預(yù)測(cè)增材制造零件的機(jī)械性能、可靠性和等級(jí)。”

在Restrepo的帶領(lǐng)下，UTSA團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)新的建模計(jì)算系統(tǒng)，這些算法可能會(huì)在未來產(chǎn)生更可靠的金屬3D打印產(chǎn)品。

△Renishaw 3D打印機(jī)。照片來自google

Renishaw 3D打印機(jī)
目前該團(tuán)隊(duì)正在充分利用UTSA的Makerspace 內(nèi)部資源優(yōu)勢(shì)，包括Renishaw 3D打印機(jī)。該機(jī)器將幫助研究人員制造零件并收集數(shù)據(jù)，和證明金屬3D打印質(zhì)量分析系統(tǒng)有效性或針對(duì)計(jì)算進(jìn)行更改。UTSA教授Harry Millwater自豪的說“他們的Renishaw 3D是一款行業(yè)領(lǐng)先的工具，學(xué)生可以在他們作為Roadrunner期間充分利用它做研究，為在3D領(lǐng)域探索和培養(yǎng)優(yōu)秀3D打印人才做出貢獻(xiàn)。

目前美國(guó)在國(guó)防科工和人才培養(yǎng)方向非常重視3D打印技術(shù)，國(guó)防部向增材制造數(shù)據(jù)專家 Senvol提供了新一輪資金，以投資開發(fā)Senvol ML機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，并與3D打印火箭制造商Relativity Space簽署了一份航天軌道發(fā)射合同，使用全3D打印火箭Terran 1將有效載荷發(fā)射到地球低軌道 (LEO)等。