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Metal flow in laser additive manufacturing using x-ray imaging and machine learning

Projektbeschreibung

Die Dynamik von Dampfkapillaren im 3D-Metalldruck

Das Laserauftragschweißen ist ein 3D-Druckverfahren, das enorme geometrische Freiheit bei der Reparatur beschädigter Metallteile gewährt. Bei diesem Verfahren wird ein Laserstrahl verwendet, um Metallpulver in einem kontinuierlichen Strom zu schmelzen und auf diese Weise Bauteile zu gestalten. Dem Potenzial des Laserauftragschweißens, die Metallverarbeitung zu revolutionieren, wird durch ein weitverbreitetes Problem Einhalt geboten: die Bildung winziger Gaseinschlüsse, mit Metalldampf gefüllte, „Dampfkapillare“ genannte schlauchförmige Hohlräume, die zu minderwertigen mechanischen Eigenschaften führen können. Das EU-finanzierte Projekt MFILAMUXIAML wird Röntgenbildgebungsverfahren mit maschinellem Lernen verbinden, um die Dynamik des Dampfkapillare-Phänomens genauer zu untersuchen. Die Forschungsergebnisse könnten als Orientierung zur Verbesserung der Verfahrensparameter dienen und die Qualität 3D-gedruckter Bauteile verbessern.

Ziel

Additive Manufacturing (AM) has been a hot topic for many years. A fundamental understanding of the metal flows in the molten pool is critical to improving the quality of the sample produced by AM. Laser metal deposition (LMD) is one of the most widely used AM methods, which has a high production efficiency, and a special application in repairing the damaged parts with large size and high price. During the LMD process, a powdery filler is injected from the nozzle onto the surface of the base metal, and a laser beam is used to melt the powders and surface of a specimen. Dynamics of the keyhole and molten pool will determine the temperature distribution and the profile of the molten pool, thus affecting the microstructure of the printed bead. It is difficult to observe the dynamics of the molten pool in AM directly with a camera because the molten pool is surrounded by the solid metal. The objectives of this proposal are to reveal the dynamic characteristics of the keyhole and molten pool in LMD and provide a guide for choosing the proper production parameters for defect-free AM. To achieve the objectives, the X-ray imaging system in the host institute will be used to observe the dynamics of the keyhole and molten pool. With the high-melting-point tungsten particles as the tracers mixed with the metal powders, the flow of the liquid metal in the molten pool could be observed. The machine learning technique is then used to track the flow of the tungsten particles, which makes the quick determination of the flow routes and velocities of the liquid metal possible. The novelty of this proposal is that the x-ray imaging method combined with the machine learning technique is first used to visualize the dynamics of the keyhole and molten pool in LMD. This research could provide a guide for optimizing the process parameters and improving the AM quality, and the achievement of this research could contribute to the development of LMD in the industry.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

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Koordinator

UNIVERSITY COLLEGE LONDON
Netto-EU-Beitrag
€ 212 933,76
Adresse
GOWER STREET
WC1E 6BT London
Vereinigtes Königreich
Region
London Inner London — West Camden and City of London
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 212 933,76