Smart in-situ X-ray-based probing system for novel additively manufactured products and materials

用于新型增材制造产品和材料的智能原位 X 射线探测系统

基本信息

  • 批准号:
    570923-2021
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Additive manufacturing (AM or 3D printing) is an advanced manufacturing technique that uses computer-aided design to build objects layer by layer. Common AM techniques for metals are assisted by laser power for material fusion, where metal powders are melted and solidified to form the designed solid object. Some mechanical properties of AM materials such as yield strength (the stress at which a material permanently deforms) have been shown to improve with AM processes; however, failure properties such as strain-at-failure and fatigue life are generally reduced by the available AM processes. It is imperative to understand these complex processes to improve the failure properties of AM materials and enable the development of novel materials with optimized lifetime for utilization in extreme applications, such as harsh weather in Alberta. With this two year project, we propose the development of an intelligent software-aided system for additive manufacturing of metallic alloys coupled with a novel high-repetition-rate X-ray diagnostic system for probing defect formation during the AM process and aiding the development of novel materials. This work will employ hard X-rays generated by a laser driver to probe samples printed at different rates, orientations, and temperatures to optimize the process for the generation of robust AM products and novel material development using Artificial Intelligence techniques. The commericalizable outcomes of this work are two-fold: development of a hardware system for optimized X-ray probing of dense materials, and the development of automated intelligent software for the control and production of consistent, reliable, and entirely novel 3D printed products. Over the course of 2 years, this project will provide opportunities for training of eight highly qualified personnel in highly marketable areas of AM, materials, programming, and optical science with the potential for spin-off companies in both hardware and software development.
增材制造(AM或3D打印)是一种先进的制造技术,它使用计算机辅助设计逐层构建物体。用于金属的常见AM技术由用于材料熔合的激光功率辅助,其中金属粉末熔化并固化以形成设计的固体物体。AM材料的一些机械性能,如屈服强度(材料永久变形的应力)已被证明可以通过AM工艺得到改善;然而,可用的AM工艺通常会降低失效性能,如失效应变和疲劳寿命。必须了解这些复杂的过程,以改善AM材料的失效特性,并开发具有优化寿命的新型材料,用于极端应用,如阿尔伯塔的恶劣天气。在这个为期两年的项目中,我们提出开发一种智能软件辅助系统,用于金属合金的增材制造,并结合一种新型的高重复率X射线诊断系统,用于探测AM过程中的缺陷形成,并帮助开发新材料。这项工作将利用激光驱动器产生的硬X射线来探测以不同速率、方向和温度打印的样品,以优化使用人工智能技术生成强大AM产品和新型材料开发的过程。这项工作的成果有两个方面:开发用于致密材料优化X射线探测的硬件系统,以及开发用于控制和生产一致、可靠和全新3D打印产品的自动化智能软件。在2年的时间里,该项目将为八名高素质的人才提供培训机会,这些人才来自AM、材料、编程和光学科学等极具市场前景的领域,并有可能在硬件和软件开发方面建立分拆公司。

项目成果

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