Design of metal structures of custom composition using additive manufacturing
使用增材制造设计定制成分的金属结构
基本信息
- 批准号:2593424
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- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2025
- 资助国家:英国
- 起止时间:2025 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Additive Manufacturing (AM) offers a new fabrication paradigm that allows almost total control over how materials are processed and connected. This versatility has led to the development of promising metal structures of customisable (graded) chemical composition which, if correctly designed, could be used to replace components now formed by joining modular elements made of different alloys. Structures of customised composition could find applications in a variety of industries especially energy, automotive and aerospace where it is oftenrequired management of extreme thermal and mechanical conditions. Using AM to control the composition within a structure would allow designers to tunemechanical and physical properties in specific locations (e.g. density, coefficients of thermal expansion, ferromagnetism, strength, etc.) and therefore enhance partperformance.Although grading chemical composition offers unique opportunities to create newoutstanding materials, there is a requirement to understand how different metalscan be intimately combined during AM to systematically achieve desired properties.This PhD aims to fill this knowledge gap by establishing guidelines for the identification of suitable material combinations for use in laser-based AM whilst fabricating reliable parts with no structural defects (e.g. cracks and voids). This will be accomplished by determining the structural and thermal behaviour of theinterface regions of the printed component (locations where dissimilar materials are in contact) as a function of the printing laser parameters. The project builds on the expertise developed at the Centre for Additive Manufacturing (CfAM) on the application of computational materials science techniques to laser AM to identify and select suitable material combinations. State-of-the-art AM software will be used to design parts with the identified materials in such a way as to satisfy the desired properties of the final part. Instrumental to the correct design of these complex parts will be the characterisation and testing of the interfaces formed in the printed structures. The PhD student will develop these structures with a combination of AM and metrology techniques, advanced materials testing, microscopy and numerical modelling, thereby gaining a broad set of skills and knowledge relevant to advanced manufacturing and materials research. The student appointed will work as part of a dynamic interdisciplinary team at CfAM, one of the largest research centres for additive manufacturing and 3D printing worldwide.
增材制造(AM)提供了一种新的制造模式,几乎可以完全控制材料的加工和连接方式。这种多功能性导致了可定制(分级)化学成分的有前途的金属结构的发展,如果设计正确,可以用来取代现在通过连接由不同合金制成的模块化元件而形成的组件。定制组合物的结构可以在各种行业中找到应用,特别是能源,汽车和航空航天,在这些行业中,它通常需要管理极端的热和机械条件。使用AM来控制结构内的成分将允许设计者调整特定位置的机械和物理特性(例如密度、热膨胀系数、铁磁性、强度等)。尽管化学成分分级为创造新的优秀材料提供了独特的机会,有一个要求,以了解如何不同的金属可以密切结合在AM系统地实现所需的性能。这个博士旨在填补这一知识空白,建立指导方针,为识别合适的材料组合,用于激光-同时制造没有结构缺陷(例如裂纹和空隙)的可靠部件。这将通过确定打印部件的界面区域(不同材料接触的位置)的结构和热行为作为打印激光参数的函数来实现。该项目基于增材制造中心(CfAM)开发的专业知识,将计算材料科学技术应用于激光增材制造,以识别和选择合适的材料组合。将使用最先进的AM软件设计具有确定材料的部件,以满足最终部件的所需特性。这些复杂部件的正确设计将是印刷结构中形成的界面的表征和测试。博士生将开发与AM和计量技术,先进的材料测试,显微镜和数值建模相结合的这些结构,从而获得了一套广泛的技能和知识相关的先进制造和材料研究。被任命的学生将作为CfAM充满活力的跨学科团队的一员工作,CfAM是全球最大的增材制造和3D打印研究中心之一。
项目成果
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