Design of metal structures of custom composition using additive manufacturing
使用增材制造设计定制成分的金属结构
基本信息
- 批准号:2593424
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2025
- 资助国家:英国
- 起止时间:2025 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Additive Manufacturing (AM) offers a new fabrication paradigm that allows almost total control over how materials are processed and connected. This versatility has led to the development of promising metal structures of customisable (graded) chemical composition which, if correctly designed, could be used to replace components now formed by joining modular elements made of different alloys. Structures of customised composition could find applications in a variety of industries especially energy, automotive and aerospace where it is oftenrequired management of extreme thermal and mechanical conditions. Using AM to control the composition within a structure would allow designers to tunemechanical and physical properties in specific locations (e.g. density, coefficients of thermal expansion, ferromagnetism, strength, etc.) and therefore enhance partperformance.Although grading chemical composition offers unique opportunities to create newoutstanding materials, there is a requirement to understand how different metalscan be intimately combined during AM to systematically achieve desired properties.This PhD aims to fill this knowledge gap by establishing guidelines for the identification of suitable material combinations for use in laser-based AM whilst fabricating reliable parts with no structural defects (e.g. cracks and voids). This will be accomplished by determining the structural and thermal behaviour of theinterface regions of the printed component (locations where dissimilar materials are in contact) as a function of the printing laser parameters. The project builds on the expertise developed at the Centre for Additive Manufacturing (CfAM) on the application of computational materials science techniques to laser AM to identify and select suitable material combinations. State-of-the-art AM software will be used to design parts with the identified materials in such a way as to satisfy the desired properties of the final part. Instrumental to the correct design of these complex parts will be the characterisation and testing of the interfaces formed in the printed structures. The PhD student will develop these structures with a combination of AM and metrology techniques, advanced materials testing, microscopy and numerical modelling, thereby gaining a broad set of skills and knowledge relevant to advanced manufacturing and materials research. The student appointed will work as part of a dynamic interdisciplinary team at CfAM, one of the largest research centres for additive manufacturing and 3D printing worldwide.
增材制造 (AM) 提供了一种新的制造范例,几乎可以完全控制材料的加工和连接方式。这种多功能性导致了可定制(分级)化学成分的有前途的金属结构的开发,如果设计正确,可以用来替代现在通过连接由不同合金制成的模块化元件形成的组件。定制成分的结构可以在多种行业中找到应用,特别是能源、汽车和航空航天,这些行业通常需要管理极端的热和机械条件。使用增材制造来控制结构内的成分将使设计人员能够调整特定位置的机械和物理特性(例如密度、热膨胀系数、铁磁性、强度等),从而提高零件性能。尽管分级化学成分提供了独特的机会来创造对于新的杰出材料,需要了解不同的金属在增材制造过程中如何紧密结合,以系统地实现所需的性能。本博士旨在通过建立指南来填补这一知识空白,以识别用于激光增材制造的合适材料组合,同时制造没有结构缺陷(例如裂纹和空隙)的可靠零件。这将通过确定打印组件的界面区域(不同材料接触的位置)的结构和热行为作为打印激光参数的函数来实现。该项目以增材制造中心 (CfAM) 开发的专业知识为基础,将计算材料科学技术应用于激光增材制造,以识别和选择合适的材料组合。最先进的增材制造软件将用于使用已确定的材料来设计零件,以满足最终零件的所需性能。对印刷结构中形成的界面进行表征和测试将有助于正确设计这些复杂零件。博士生将结合增材制造和计量技术、先进材料测试、显微镜和数值建模来开发这些结构,从而获得与先进制造和材料研究相关的广泛技能和知识。被任命的学生将作为 CfAM 充满活力的跨学科团队的一员工作,CfAM 是全球最大的增材制造和 3D 打印研究中心之一。
项目成果
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