Bimetallische Gitterstrukturen, die durch ein intralayer Multi-Material-Pulverbett-Schmelzverfahren hergestellt wurden

Die Laser-Pulverbett-Schmelztechnologie wird weithin zur Herstellung ausgeklügelter metallischer Komponenten eingesetzt und überwindet die Konstruktionsbeschränkungen, die in traditionellen subtraktiven Verfahren vorhanden sind. Jüngste Fortschritte in der Pulverbett-Schmelze haben sich auf die Schaffung von Multi-Material-Strukturen aus Metall ausgeweitet, die funktionell abgestufte und maßgeschneiderte Eigenschaften innerhalb einer einzelnen Komponente ermöglichen. Während funktionell abgestufte Gitterstrukturen normalerweise durch räumlich variierende relative Dichte und/oder Topologie des Gitters erreicht werden, werden Multi-Material-Gitter insbesondere bei der metallischen additiven Fertigung selten untersucht, da die Multi-Material-Methoden eine relativ neue Entwicklung darstellen. Diese Studie wendet eine zugängliche Verbesserung eines Standard-Pulverbett-Schmelzsystems für die additive Fertigung mit mehreren Materialien an und untersucht gedruckte und wärmebehandelte bimetallische Gitter, die Bereiche sowohl aus 316L- als auch aus 17-4PH-Edelstahl enthalten. Die Bimetalloberfläche wird in Gitter- und Massivproben untersucht, und das Kompressionsverhalten bimetallischer Gitter wird experimentell und computergestützt untersucht. Die Materialoberfläche erwies sich als robust im eingebauten Zustand und unter Belastung, und die bimetallischen Gitter zeigen eine höhere Energieabsorption als Einmaterialsamples. Die Einbeziehung des duktilen 316L in bimetallische Gitter verzögert auch die Ausbreitung von lokalen Versagen und Scherbanden, die im fragileren 17-4PH initiiert werden. Die Finite-Elemente-Analyse simuliert die Gitterkompression, die einen Stützenbruch und die Ausmaße im eingebauten Zustand umfasst, die durch die Computertomographie informiert werden, wodurch weitere Untersuchungen und Analysen von Multi-Material-Gitterkonstruktionen ermöglicht werden. Diese Arbeit zeigt den Vorteil der additiven Fertigung mit mehreren Materialien, indem sie eine verbesserte Leistung im Vergleich zu Designs aus einem einzigen Material bietet.