在亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所Fraunhofer ILT的领导下，“futureAM – 新一代增材制造”是于2017年11月推出的，旨在将金属部件的增材制造加速至少10倍。重点呈现从订单到完成金属3D打印组件的数字和物理增值的整体视图，目标是向增材制造的新一代技术迈进。在亚琛Fraunhofer ILT的领导下，另外五个Fraunhofer研究所(IWS，IWU，IAPT，IGD和IFAM)正在参与该项目。

之前，3D科学谷充分介绍了亚琛Fraunhofer ILT在超高速激光材料沉积，以及带5个振镜、可扩展的下一代选区激光粉末床金属3D打印技术领域的进展，本期，3D科学谷与谷友一起来领略Fraunhofer IWS研究所在通过增材制造下一代材料方面的进展。

Fraunhofer IWS增材制造技术助力更高效的飞机发动机，来源:Fraunhofer IWS

提升技术极限，实现更强大的材料

Fraunhofer IWS工程师基于对材料技术以及激光加工的强大理解，建立了增材制造领域加工技术与材料的相关性。在Fraunhofer灯塔项目“ futureAM-下一代增材制造”的框架内，Fraunhofer IWS的科学家们正以很高的采样率记录大量传感器数据以提升对加工过程的理解，创造更多更神奇的材料。

图片:通过激光粉末堆积焊接，可以整体制造由不同材料制成的组件。因此，可以将特定材料准确地放置在需要其特性的位置。例如，这为燃气轮机提供了更轻、更好、成本更低的叶片制造前景。来源:Fraunhofer

Fraunhofer IWS工程师基于对材料技术以及激光加工的强大理解，建立了增材制造领域加工技术与材料的相关性。在Fraunhofer灯塔项目“ futureAM-下一代增材制造”的框架内，Fraunhofer IWS的科学家们正以很高的采样率记录大量传感器数据以提升对加工过程的理解，创造更多更神奇的材料。

人工智能成就超合金

Fraunhofer IWS的专家通过“人工智能”(AI)和“机器学习”的先进方法来提升对加工过程的理解，由Fraunhofer IWS图像处理和数据管理工作组进行研究。通过人工智能，可以找到这些数据泛洪中的隐藏联系。

通过人工智能来预测增材制造加工工艺与材料性能的关系，从而创建更强大的材料。来源:Fraunhofer

例如，特殊的分析算法将测得的传感器值与研究所的粉末数据库联系起来，并评估进一步的工艺参数。根据3D科学谷的了解，机器逐渐学习如何做出自己的决定。例如，可以自主确定是否可以容忍激光熔覆增材制造过程中温度的轻微升高，还是必须在导致整个组件的加工出现质量缺陷之前立即采取对策。

飞机发动机最能够说明对更强大的材料需求这一前景的示例:如果大多数材料在1200度左右的温度下还没有失效，它们可以在更高的温度下更高效地工作。诚然，有些材料可以承受如此高的温度，但它们的成本非常高，并且难以使用传统方法进行处理。

EDX映射:化学材料的过渡， 颜色说明了从钴基合金Merl72到镍基高温合金IN 718的连续过渡(黄色:钴，蓝色:镍，橙色:铝)。来源:Fraunhofer

增材制造旨在解决这一难题，通过3D打印技术可以帮助实现更具成本效益的高性能材料。使用激光熔覆技术，可以以精确可调的进给速度同时或连续的将不同粉末送入加工区域。

通常采用单一材料设计飞机发动机整个组件不是很有效，因为组件不会在所有点上都受到相同的热量。最好只在温度很高的地方使用昂贵的高电阻材料，在其他地区，使用较便宜的材料就足够了。这正是增材制造系统可以实现的，一旦人工智能学会了加工所需的超合金，下一步是将各种高性能材料整合到一个组件中。

在“ futureAM-下一代增材制造”联合项目中，Fraunhofer IWS和其他五个Fraunhofer研究所正在汇集这项技术和更多专业知识，以将增材制造推向新的高度。到2020年夏季，他们希望将其所有专业知识整合到增材制造工艺链中，并在实际组件中进行展示。

提高飞机发动机效率

现代飞机发动机的燃烧室在燃烧过程中产生的温度超过2,000开尔文。该值比所用材料的熔化温度高数百度，所以必须对热负荷较高的组件的某些区域进行冷却，并在内部和外部配备特殊的隔热涂层。考虑到飞机着陆后，发动机再次迅速冷却。加热和冷却的不断变化给发动机中的组件施加了巨大的压力。

Fraunhofer IWS研究所开发了激光加工的微结构，这些结构延长了热障涂层的寿命，并有助于显着减少燃油的消耗和污染物的排放。Fraunhofer IWS技术的核心通过增材制造的微结构用于在涡轮机部件上构建创新的热障涂层(TBC)，并确保将金属、抗氧化的粘合促进剂层和陶瓷绝缘层高度贴合在一起。

文章来源：《下一代英才》 网址: http://www.xydbjb.cn/zonghexinwen/2020/1017/1071.html