金属3D打印：增强磁悬浮设备系统

为寻求墙体结构“屈曲”和零件失效的解决方案，查尔默斯理工大学  博士研究员Bharet Mehta转向增材制造工艺以提高生产性能。Mehta最近向Chalmers 提出了一个论题“ 通过金属增材制造实现的磁浮装置的增强性能 ”。

研究人员致力于使用316L不锈钢创建一系列浮动设备。通过将亚毫米厚度的薄壳焊接在一起，金属浮动结构可抵抗屈曲活动。Mehta解释说，这项研究的最终目标是制造重量仍然较轻的更坚固的零件，其论文仅着眼于基于激光的粉末床熔合（LPBF）。

由于减少了生产过程中的零件数量，减少了组装，提高了准确性，减少了后处理，设计的灵活性，材料的刚性和定制性，增材制造工艺被认为是有益的。Mehta列出了典型的局限性：较高的表面粗糙度，可用的材料较少，制造时间增加以及质量缺乏一致性。

在实验过程中，添加加强筋可以增强零件的性能。当需要高屈曲强度或更轻的重量时，这特别有效。

尽管并未公开有关样品零件的所有详细信息，但梅塔确实将其描述为“薄壳圆柱型材，通过焊接将其封闭，并由一些环形加劲肋支撑以承受静水负荷”。

“作为对原始零件的修改，基于ANSYS仿真结果进行了少许修改，从而产生了基于仿真的设计来加厚环，” Mehta说。“这样做是为了避免在振铃时发生故障并改变加载路径，以使蒙皮型屈曲失效。”

还制造了另一种定制设计，但是环的厚度更大，环上的孔更大，因此重量类似，并且可以改善屈曲。

“如理论上所讨论的那样，零件的线性屈曲不是零件失效时实际发生情况的正确表示。这是因为静液压屈曲代表塑性破坏，并且塌陷压力用于定义零件的最大载荷。因此，计划对包含非线性的更坚固的设计进行测试，以证明其在现实生活中的性能。Mehta解释说，发现有几个因素会影响切换到AM时的性能，并相应地定义了实验设置。

打印在瑞典AMEXCI的EOS M290上进行，在ABB Corporate的ReaLizer SLM 50上进行。

“仿真结果表明，其中一种设计的比屈曲强度提高了约3倍–带空心环的等硬加筋AM零件，如表6.1所示（见下表）。显示的应力水平远低于材料的极限强度，这意味着该想法可能有效。但是，这种设计概念必须经过实验验证。” Mehta总结说。

“这些浮动设备通过优化基于网格的加劲肋和空心环来定义'新材料'，将模块化提升到了一个新的水平。因此，强度/重量比可以调整为与铝一样高或与某些塑料一样低。”

研究人员不断研究金属3D打印的改进，以增强机械性能，研究孔隙率的影响以及测试金属粉末和其他材料。