人工智能有助于使钛更有用
作者：By Austin Weber
钛的强度重量比任何金属的比率最高。它用来制造从高尔夫俱乐部到火箭发动机和制动卡钳再到骨科植入物的一切。但是，轻巧的金属传统上需要一个昂贵，缓慢且资源密集的制造工艺。
约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）和约翰·霍普金斯（Johns Hopkins）应用物理实验室（APL）的工程工程师正在利用增材制造业和人工智能开发新方法来提高生产速度和钛零件强度的技术。该计划的目的是使制造商能够在从深海到外太空的应用中使用更多的钛。
APL的增材制造业首席科学家史蒂夫·斯托克（Steve Storck）说，我们不仅取得了渐进的改进。我们发现了处理条件，使性能超出了可能的事情。我们找到了处理这些材料的全新方法，解锁了以前考虑的功能。
Storck和他的同事们将研发工作集中在Ti-6al-4V上，Ti-6Al-4V是一种以其高强度和低体重而闻名的钛合金。他们利用AI驱动的型号来绘制以前未开发的制造条件，用于激光粉末床融合，这是一种流行的金属3D打印方法。
他们的发现挑战了关于过程限制的长期以来的假设，揭示了一个更广泛的处理窗口，用于生产具有可定制机械性能的高质量，高质量的钛。
Storck解释说，生产Ti64零件通常需要从钢坯中大量清除材料，从而产生高的买入比例，这意味着大部分原材料都被浪费了，而在最终产品中不使用。” Storck解释说。虽然添加剂制造提供了一种有希望的替代方法，可以减少材料浪费和相关成本，但可能会较慢。[我们的]最近的工作展示了一种减少近网状零件生产时间的方法，从而使过程更加有效。
该研究显示，由于对材料不稳定的担忧，先前驳回了高密度处理制度。通过有针对性的调整，该团队解锁了处理TI-6AL-4V的新方法，可用于增材制造应用。
Storck说，激光粉末床融合是一个高功率激光融合金属粉末的过程，可产生具有复杂几何形状的密集，高强度的部分。” Storck说。该技术对于需要精确性和性能的应用很有用。
Storck指出，钛的特性可能会受到材料处理方式的影响。”激光功率，扫描速度和激光轨道之间的间距决定了材料如何凝固它是否变得强，柔性，易碎和有缺陷。传统上，找到正确的组合需要缓慢的试用测试。
十年前Storck开始研究增材制造时，材料的可用性是一个挑战。他解释说，每种设计都需要特定的材料，但是其中大多数设计都不存在。”他解释说。钛是满足国防部需求的少数人之一，并且已被优化以匹配或超过传统制造业一个 表现。我们知道我们必须扩大材料和完善处理参数的范围，以完全解锁增材的潜力。
Stock及其同事专注于缺陷控制和物质表现。他们在基础上使用机器学习技术来探索广泛的处理参数。
Storck说：``我们利用AI工具来优化制造过程并提高材料性能。”我们的发现对依靠高性能钛零件的行业有希望。例如，以更高速度制造更强，更轻的组件的能力可以提高航空，医疗设备和造船的效率。
``我们设想了一个范式变化，其中未来的添加剂制造系统可以在打印时进行调整，确保无需大量的后处理即可确保质量的完美质量，以及可以出生合格的零件。”
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