印刷的鋁合金設定了強度錄音，可以打開飛機的較輕部分

麻省理工學院的工程師開發了一種印刷的鋁合金，可以承受高溫，並且比傳統製成的鋁強5倍。

新的印刷金屬由鋁和其他元素的組合製成，團隊使用模擬和機器學習的組合確定了這些元素，這大大減少了搜索材料的可能組合的數量。

儘管傳統方法需要建模超過100萬種可能的材料組合，但是基於機器學習的新方法，僅需評估40種可能的構圖，才能確定高強度印刷鋁合金的完美組合。

當他們打印合金並檢查收到的材料時，團隊確認，正如預期的那樣，鋁合金與使用紙張的傳統方法一樣強大，這些合金與今天生產的最強大的鋁合金一樣強。

研究人員認為，新印刷的鋁可以變成更耐用，更輕，更具抵抗力的產品，例如噴氣發動機的風扇葉片。傳統上，風扇-Lasvia是從鈦中丟棄的 – 這種材料重50％以上，比鋁貴的10倍高出10倍 – 或由高級複合材料製成的材料。

莫哈德茲·塔拉里·穆薩維（Mohadeze Taerari-Musavi）說：“如果我們可以使用更輕，高強度的材料，這將為運輸行業節省大量能源。”

1922年教授班級和MIT的約翰·哈特（John Hart）補充說：“由於3D打印可以創建複雜的幾何形狀，保留材料並提供獨特的結構，因此我們認為這種印刷合金也可以用於擴展的真空泵，高質量的汽車和用於數據處理中心的冷卻設備。”

Hart和Tahuri-Musavi提供了有關用於印刷的新鋁設計的詳細信息 紙 發表在期刊上 高級材料場地

在報紙邁克爾·蘇伊（Michael Suy），克萊·豪瑟（Clai Hauser），肖爾·韋（Shaol Wei），詹姆斯·萊博（James Lebo）和格雷格·奧爾森（Greg Olson）的報紙合著者中，來自德國帕德曼大學（University of Paderman）的弗洛里安·亨斯巴赫（Florian Hengsbach）以及Zjaosuan Gay和Benjamin，Carnegie-Mellon大學的Glazher。

微型

新作品從MIT班級發展，Taheri-Mousavi在2020年所獲得的工作是由材料科學與工程學系實踐教授Greg Olson教授的。

在班級的框架內，學生學會了使用計算建模來開發高性能合金。合金是由各種元素的混合物製成的材料，其組合賦予了整個材料的特性和其他獨特的特性。

奧爾森（Olson）挑戰了班級，要開發一種鋁合金，該鋁合金將比當今最強的印刷鋁合金更強。與大多數材料一樣，鋁的強度在很大程度上取決於其微觀結構：其顯微鏡成分或緊密的顯微鏡成分或“沉澱”被包裝越強，合金越強。

考慮到這一點，該類將計算機建模用於鋁與各種類型和元素濃度的方法組合，以建模和預測所得的合金力。但是，該練習無法帶來更強的結果。在課堂結束時，塔胡里·穆薩維（Tahuri-Musavi）想知道：機器學習可以更好嗎？

塔胡里·穆薩維（Tahuri-Musavi）說：“在某個時候，有很多非線性對材料的特性做出了貢獻，而且您會迷失方向。”

“借助機器學習工具，他們可以將您指向需要集中精力的地方，例如，這兩個元素控制此功能。它使您可以更有效地研究設計空間。”

層

在一項新的研究中，Taheri-Mousavi繼續說，這次Olson班級離開了，希望確定鋁合金的更強食譜。這次，她使用了旨在有效數據梳理的機器學習方法，例如元素的屬性，以確定關鍵連接和相關性，這應該導致更高的結果或產品。

她發現，僅使用40種將鋁與各種元素混合的組合物，它們的機器學習方法迅速增加，根據鋁合金的配方，其降水量較小，因此比以前的研究所揭示的要高的強度更高。在不使用機器學習的情況下對超過100萬功能進行建模後，合金部隊還要高於他們所能確定的。

為了物理生產這種新的堅固的小合金，團隊意識到3D將是一種方法，而不是傳統的金屬鑄造，其中熔融液的鋁鋁倒入形狀並保持冷卻和硬化。冷卻時間越長，單個沉積物的生長可能性就越大。

研究人員表明，3D-盤鹽（廣泛稱為添加劑生產）可以是冷卻和增強鋁合金的更快方法。特別是，他們考慮了激光層（LBPF）的粉末合併 – 將粉末沉積的方法，逐層，在所需圖案下的表面上，然後用激光迅速融化，該激光器可以追溯到圖案上方。

熔化的圖案足夠薄，因此在沉積另一層並類似地“印刷”之前，它會迅速變硬。該小組發現，LBPF的快速冷卻和硬化允許一種高強度的鋁合金預測其機器學習方法。

該研究的合著者約翰·哈特（John Hart）說：“有時我們必須考慮如何使材料與3D打印兼容。”

“這裡的3D -Toy從該過程的獨特特徵（尤其是快速冷卻的速度）打開了一個新的門。通過激光熔化的合金非常快速冷凍，創造了這一特殊的特性。”

研究人員採用他們的想法，根據其新的鋁合金食譜訂購了印刷粉末的製定。

他們在德國發送了鋁製粉末和其他五個元素生產劑，它們使用自己的LPBF系統印刷了合金的小合金。然後將樣品發送到麻省理工學院，在那裡團隊進行了幾項測試，以測量合金的強度和样品的微觀結構圖像。

他們的結果通過初步搜索機器學習來證實他們的結果。印刷的合金比使用機器學習的常規建模製定的合金強5倍，比合金強50％。

新合金的微觀結構還包括較高的降水量較高，在高溫下穩定的攝氏400攝氏度 – 鋁合金的溫度非常高。

研究人員使用類似的機器學習方法來進一步優化合金的其他特性。

塔胡里·穆薩維（Tahuri-Musavi）說：“我們的方法論為想要製作3D打印合金設計的每個人打開了新的門。” “我夢見，一旦乘客看著飛機的窗戶，就會看到由鋁合金製成的發動機的通風葉片。”

這個故事重印為麻省理工學院新聞（web.mit.edu/newsoffice/），一個受歡迎的網站，涵蓋有關研究，創新和麻省理工學院教學的新聞。