[ad_1]
Karena pencetakan 3D terus tumbuh dan berkembang, diagnostik yang mampu memantau pembuatan secara real-time telah menjadi alat penting untuk memproduksi suku cadang berkualitas, terutama dalam teknologi pencetakan yang sedang berkembang seperti Liquid Metal Jetting (LMJ).
Di LMJ, tetesan logam cair kecil dikeluarkan dari nosel dengan kecepatan tinggi untuk mencetak bagian 3D berlapis-lapis, mirip dengan printer inkjet di pasar konsumen. Tidak seperti proses pencetakan 3D logam berbasis laser, teknologi ini tidak memerlukan bubuk logam, yang dapat berbahaya untuk ditangani dan boros material. Diagnostik yang digunakan saat ini untuk memastikan cetakan LMJ berkualitas tinggi sebagian besar bergantung pada videografi berkecepatan tinggi, yang memerlukan peralatan mahal, dapat sulit disiapkan dan menghasilkan data dalam jumlah besar. Meskipun cukup untuk mengevaluasi beberapa detik pencetakan uji, itu bukan solusi yang layak untuk pembuatan yang lebih lama.
Peneliti di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL) mencoba memecahkan masalah dengan alat diagnostik baru yang dapat menentukan kualitas tetesan logam dan memantau cetakan LMJ secara real time. Pendekatan ini menggunakan frekuensi rendah, deteksi medan dekat elektromagnetik untuk menangkap dinamika tetesan logam yang, bila dikombinasikan dengan simulasi, memberikan informasi tentang fitur tetesan berdasarkan amplitudo sinyal dan fase saja.
Para peneliti mengatakan kemampuan untuk mengkarakterisasi tetesan menggunakan hanya satu parameter secara signifikan mengurangi jumlah data yang diperlukan, memungkinkan pemrosesan dan umpan balik cetakan LMJ jangka panjang. NS kerja diterbitkan secara online oleh Jurnal Fisika Terapan, di mana editor memilihnya sebagai “Artikel Unggulan”.
“Hasil kami menunjukkan bahwa di tempat pemantauan Pengaliran Logam Cair dimungkinkan dengan metode deteksi gelombang milimeter,” kata penulis utama dan insinyur LLNL Tammy Chang. “Ini menarik karena itu berarti kami dapat mengganti diagnostik optik resolusi tinggi berkecepatan tinggi yang mahal secara komputasi untuk memungkinkan evaluasi kinerja waktu nyata dan kontrol umpan balik, untuk memastikan bagian logam yang dicetak berkualitas tinggi.”
Dengan teknik baru, mereka menemukan tren skala besar seperti variasi cetak dan anomali pada nosel, serta atribut tingkat mikro tentang tetesan, termasuk ukuran, posisi, dan dinamika. Tim menggunakan simulasi elektromagnetik untuk memodelkan sifat tetesan, memungkinkan tim untuk memahami fisika hamburan elektromagnetik dan bagaimana variasi dalam besaran dan fase sinyal yang terdeteksi memengaruhi fitur tetesan, kata Chang.
Hasil penelitian ini adalah diagnostik “kompak dan non-invasif” yang mampu membedakan tetesan di mesin LMJ dengan kecepatan cetak yang lebih tinggi dari sebelumnya, serta kemampuan untuk mendeteksi fitur tambahan dari sistem cetak, kata para peneliti. Kemampuan untuk menangkap sifat tetesan berdasarkan satu parameter saja pada akhirnya menunjukkan harapan untuk sistem umpan balik di mana pemrosesan waktu-nyata yang cepat dapat digunakan untuk menyesuaikan pengaturan cetak dan menjamin kualitas bagian, simpul mereka.
“Mendapatkan ejeksi yang bersih dari satu tetes yang jatuh lurus ke bawah adalah kunci untuk mencapai kualitas cetak yang baik,” kata insinyur LLNL Andy Pascall, rekan penulis di atas kertas. “Videografi berkecepatan tinggi bekerja dengan baik di lingkungan skala lab tempat kami menguji parameter cetak baru, tetapi tidak akan pernah berfungsi dalam produksi. Diagnostik gelombang milimeter adalah peningkatan besar karena dapat diintegrasikan ke dalam printer, tidak memerlukan akses optik dan menyediakan data yang dapat dianalisis secara real time untuk menentukan apakah tetesan berkualitas tinggi sedang dihasilkan. Jenis diagnostik ini akan sangat berguna dalam lingkungan produksi.”
Di masa depan, para peneliti mengatakan teknik pemrosesan sinyal dapat digunakan untuk menghubungkan pengukuran gelombang optik dan milimeter dan memprediksi sifat tetesan berdasarkan hasil gelombang milimeter saja. Upaya pemrosesan yang dikembangkan oleh para peneliti LLNL dan kolaboratornya adalah saat ini sedang ditinjau.
Pekerjaan ini merupakan bagian dari proyek Laboratorium Directed Research and Development (LDRD) selama tiga tahun yang bertujuan untuk mengembangkan pendekatan pemantauan akustik dan elektromagnetik untuk pembuatan aditif logam. Ini mendukung pekerjaan Pengaliran Logam Cair droplet-on-demand LLNL yang dipimpin oleh Pascall dan fisikawan Jason Jeffries.
Ilmuwan staf lab dan Pemimpin Kelompok Evaluasi Tak Rusak Joe Tringe merancang ide dasar asli untuk diagnostik, serta proyek Penelitian Eksplorasi LDRD yang lebih luas untuk diagnostik akustik dan elektromagnetik untuk pembuatan aditif logam.
Rekan penulis di atas kertas termasuk ilmuwan dan insinyur LLNL Saptarshi Mukherjee, Nicholas Watkins, Edward Benavidez, Abigail Gilmore dan peneliti utama David Stobbe.
Sumber: LLNL
[ad_2]
