Først og fremmest er fremstilling af aluminiumslegeringer meget udbredt inden for rumfart, medicinsk, bilindustrien, byggeri og mange andre områder. Denne teknologi muliggør direkte, hurtig og billig fremstilling fra konceptdesign til slutprodukt. Aluminiumslegering er blevet det foretrukne materiale inden for additiv fremstilling på grund af dets høje styrke, lette vægt og korrosionsbestandighed.
På det tekniske niveau involverer fremstilling af tilsætningsstoffer i aluminiumslegeringer forskellige processer såsom pulverbedfusion (PBF), rettet energiaflejring (DED) og laserpulveraflejring (LPD). Disse processer bygger komplekse tredimensionelle dele ved præcist at kontrollere laser-, elektron- eller plasmastråler for at smelte og gen-størkne aluminiumslegeringspulver lag for lag. Blandt dem er pulverbedfusion og rettet energiaflejring de to mest almindeligt anvendte processer.
Ved pulverbedfusion spredes pulver af aluminiumslegering jævnt på en byggeplatform og smeltes derefter og størknes af en laserstråle. Denne proces kan producere dele med høj præcision og fremragende mekaniske egenskaber. Ved rettet energiaflejring føres aluminiumslegeringspulver ind i laserstrålens fokus gennem en dyse, og oxygen eller andre gasser føres ind i det til delvis smeltning. Denne proces kan bruges til at bygge store, komplekse dele, og støbeprocessen kan overvåges og kontrolleres i realtid.
Additiv fremstilling af aluminiumslegeringer står dog stadig over for nogle udfordringer. Den største udfordring er den resterende stress, der skabes under fremstillingsprocessen. Restspændinger kan udvikle sig i delen på grund af krympning og ujævn termisk udvidelse under smeltning og genstørkning. Disse spændinger kan forårsage, at dele deformeres, revner eller deformeres, hvilket påvirker deres ydeevne og levetid. Derfor er, hvordan man effektivt kontrollerer og reducerer resterende spænding, en vigtig forskningsretning inden for fremstilling af aluminiumslegeringsadditiv.
For at løse dette problem udforsker forskere en række forskellige strategier. På den ene side kan genereringen af restspændinger reduceres ved at optimere printparametre og procesdesign. Eksempelvis kan lagdelt udskrivning, lag-for-lag optimering og varmebehandling bruges til at forbedre konsistensen af materialets termiske udvidelseskoefficient og krympningshastighed og derved reducere indre spændinger. På den anden side kan allerede dannede dele stressaflastes gennem metoder som efterbehandling og varmebehandling. For eksempel kan varm isostatisk presning, spændingsudglødning og andre metoder bruges til at frigøre og afhjælpe den resterende spænding inde i delene.
Ud over restbelastningsproblemer står additiv fremstilling af aluminiumslegeringer også over for andre udfordringer. For eksempel hvordan man øger printhastigheden og reducerer printomkostningerne, hvordan man forbedrer printnøjagtigheden og overfladekvaliteten, hvordan man opnår en kombination af høj styrke og høj korrosionsbestandighed osv. For at løse disse problemer udforsker forskere konstant nye materialer , processer og udstyr. For eksempel kan brugen af nye udskrivningsteknologier såsom højenergistråleudskrivningsteknologi og to-foton polymerisationsteknologi forbedre udskrivningshastigheden og -nøjagtigheden; brugen af nye aluminiumslegeringsmaterialer, kompositmaterialer osv. kan forbedre deles ydeevne og levetid; brugen af nye støttestrukturer og efterbehandlingsteknologi kan forbedre overfladekvaliteten og bearbejdeligheden af dele.
Derudover er en anden vigtig forskningsretning inden for fremstilling af aluminiumslegeringsadditiv biomedicinske applikationer. Gennem denne teknologi kan menneskelige implantater, medicinsk udstyr, vævstekniske stilladser osv. med komplekse strukturer og præcise dimensioner fremstilles. For eksempel har tandimplantater og ortopædiske implantater, der er fremstillet ved brug af aluminiumslegeringsadditivfremstillingsteknologi, opnået bemærkelsesværdige resultater i kliniske applikationer. Imidlertid er spørgsmål såsom materiale biokompatibilitet, cytotoksicitet og bionedbrydelighed, der skal overvejes i biomedicinske applikationer, også fokus og vanskeligheder ved forskning.
Sammenfattende er fremstilling af additiv aluminiumslegering en fremstillingsteknologi med et stort potentiale. Gennem kontinuerlig forskning og innovation tror jeg, at denne teknologi vil blive anvendt og udviklet på flere områder. I fremtiden vil aluminiumslegeringsadditivfremstilling blive kombineret med digitale og intelligente teknologier for at opnå mere effektive, intelligente og grønne fremstillingsmetoder. På samme tid, med den fortsatte udvikling af teknologi og udvidelsen af anvendelsesområder, vil fremstilling af aluminiumslegeringer give flere overraskelser og fordele for menneskeheden.
