Name: production of single tracks of ti-6al-4v by directed energy deposition to determine the layer thickness for multilayer deposition
Uploaded: 2018-03-13T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition at JoVE.com

Forfatterne ønsker å erkjenne europeiske prosjektet tilhører Horizon 2020 forskning og innovasjon programmet Borealis - 3A energi klassen fleksibel maskin for nye additiv og subtraktiv produksjon på neste generasjon av komplekse 3D metalldeler

1. pulver karakteristikk
<ol><li>Sette 3 g starter Ti-6Al-4V pulver på et tosidig klissete karbon bånd, som ligger på en aluminium pin spire, og sette inne prøven kammer av et felt-utslipp Scanning elektronmikroskop (FESEM) til å analysere morfologi av pulver16.</li>
	<li>Måle åpenbare tettheten av pulver ved å fylle en 30 cm3 beholder, og måle vekten av pulver ASTM-B212 standard.</li>
	<li>Utføre kjemisk analyse av pulver (5-10 g), brukes pulver (5-10 g), og deponert blokk ...

<ol>
	<li>Banerjee, D., Williams, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+on+Titanium+Science+and+Technology.">Perspectives on Titanium Science and Technology.</a> Acta Mater. 61 (3), 844-879 (2013).</li><li>Peters, M., Leyens, C., Peters, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Titanium and Titanium Alloys. , (2003).</li><li>Lin, J., Lv, Y., Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructural+evolution+and+mechanical+property+of+Ti-6Al-4V+wall+deposited+by+continuous+plasma+arc+additive+manufacturing+without+post+heat+treatment.">Microstructural evolution and mechanical property of Ti-6Al-4V wall deposited by continuous plasma arc additive manufacturing without post heat treatment.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 69 (December 2016), 19-29 (2017).</li><li>Saboori, A., Gallo, D., Biamino, S., Fino, P., Lombardi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Overview+of+Additive+Manufacturing+of+Titanium+Components+by+Directed+Energy+Deposition:+Microstructure+and+Mechanical+Properties.">An Overview of Additive Manufacturing of Titanium Components by Directed Energy Deposition: Microstructure and Mechanical Properties.</a> Appl Sci. 7 (9), (2017).</li><li>Wu, X., Liang, J., Mei, J., Mitchell, C., Goodwin, P. S., Voice, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructures+of+laser-deposited+Ti-6Al-4V.">Microstructures of laser-deposited Ti-6Al-4V.</a> Mater Des. 25 (2), 137-144 (2004).</li><li>Trevisan, F., Calignano, F., Aversa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+of+titanium+alloys+in+the+biomedical+field:+processes,+properties+and+applications.">Additive manufacturing of titanium alloys in the biomedical field: processes, properties and applications.</a> J Appl Biomater Funct Mater. , (2017).</li><li>Mahamood, R. M., Akinlabi, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+speed+and+powder+flow+rate+influence+on+the+properties+of+laser+metal+deposition+of+titanium+alloy.">Scanning speed and powder flow rate influence on the properties of laser metal deposition of titanium alloy.</a> Int J Adv Manuf Technol. 91 (5-8), (2017).</li><li>Shim, D., Baek, G., Seo, J., Shin, G., Kim, K., Lee, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+layer+thickness+setting+on+deposition+characteristics+in+direct+energy+deposition+(+DED+)+process.">Effect of layer thickness setting on deposition characteristics in direct energy deposition ( DED ) process.</a> Opt Laser Technol. 86, 69-78 (2016).</li><li>Gharbi, M., Peyre, P., Gorny, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+various+process+conditions+on+surface+finishes+induced+by+the+direct+metal+deposition+laser+technique+on+a+Ti-6Al-4V+alloy.">Influence of various process conditions on surface finishes induced by the direct metal deposition laser technique on a Ti-6Al-4V alloy.</a> J Mater Process Technol. 213 (5), 791-800 (2013).</li><li>Davim, J. P., Oliveira, C., Cardoso, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+geometric+form+of+clad+in+laser+cladding+by+powder+using+multiple+regression+analysis+(MRA).">Predicting the geometric form of clad in laser cladding by powder using multiple regression analysis (MRA).</a> Mater Des. 29 (2), 554-557 (2008).</li><li>Kobryn, P. A., Moore, E. H., Semiatin, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+Of+Laser+Power+And+Traverse+Speed+On+Microstructure,+Porosity,+And+Build+Height+In+Laser-Deposited+Ti-6Al-4V.">The Effect Of Laser Power And Traverse Speed On Microstructure, Porosity, And Build Height In Laser-Deposited Ti-6Al-4V.</a> Scripta Materialia. 43, 299-305 (2000).</li><li>Bi, G., Gasser, A., Wissenbach, K., Drenker, A., Poprawe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+process+control+for+the+direct+laser+metallic+powder+deposition.">Characterization of the process control for the direct laser metallic powder deposition.</a> Surf Coatings Technol. 201 (6), 2676-2683 (2006).</li><li>Choi, J., Chang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+laser+aided+direct+metal/material+deposition+process+for+tool+steel.">Characteristics of laser aided direct metal/material deposition process for tool steel.</a> Int J Mach Tools Manuf. 45 (4-5), 597-607 (2005).</li><li>Ruan, J., Tang, L., Liou, F. W., Landers, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Three-Dimensional+Layer+Metal+Deposition.">Direct Three-Dimensional Layer Metal Deposition.</a> J Manuf Sci Eng. 132 (6), 64502-64506 (2010).</li><li>Chen, X., Tao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximum+thickness+of+the+laser+cladding.">Maximum thickness of the laser cladding.</a> Key Eng Mater. 46, 381-386 (1989).</li><li>Slotwinski, J. A., Garboczi, E. J., Stutzman, P. E., Ferraris, C. F., Watson, S. S., Peltz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Metal+Powders+Used+for+Additive+Manufacturing.">Characterization of Metal Powders Used for Additive Manufacturing.</a> J Res Natl Inst Stand Technol. 119, 460-493 (2014).</li><li>Manfredi, D., Calignano, F., Krishnan, M., Canali, R., Ambrosio, E. P., Atzeni, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Powders+to+Dense+Metal+Parts:+Characterization+of+a+Commercial+AlSiMg+Alloy+Processed+through+Direct+Metal+Laser+Sintering.">From Powders to Dense Metal Parts: Characterization of a Commercial AlSiMg Alloy Processed through Direct Metal Laser Sintering.</a> Materials. 6 (3), 856-869 (2013).</li></ol>

I dette arbeidet var fokus på innstillingen for kutting tykkelse i DED prosessen med Ti-6Al-4V, ifølge geometrien av smelte bassenget egenskaper. For dette formålet, var en to-trinns protokoll definert og utnyttet. Den første delen av protokollen var en optimalisering av prosess parametere for enkel skanning avsettelse og under dette trinnet optimale parametere ble oppnådd og smelte bassenget geometrier ble målt. I den andre delen av protokollen, ble spesifikke energi tettheten av prøver på optimale parametere be...

Ti-6Al-4V er mest brukte Ti legering i luftfart, fly, bil- og biomedisinsk bransjer på grunn av sin høye styrke-til-vekt forhold, utmerket Slagseighet, lav egenvekt, utmerket korrosjonsbeskyttelse og varme treatability. Men de videre utviklingen i andre programmer er utfordrende, på grunn av sin lav termisk konduktivitet og høy reaktivitet funksjoner, som føre sin dårlig machinability. Videre, på grunn av varme herding fenomener under skjæring, en spesifikk varmebehandling må være foretatt1,2,3,4.
Likevel, additiv produksjon (AM) teknologier viste stort potensial som nye produksjonsteknikker kan redusere prisen og energiforbruk, og ta opp noen av de gjeldende utfordringene i fabrikasjon av Ti-6Al-4V legering.
Additiv produksjonsteknikker er kjent som nyskapende og kan utvikle en nær netto figur i lag-på-lag mote. En lag-på-lag additiv produksjon tilnærming som skiver datamaskinen datastøttet Design (CAD) modell i tynne lag, og deretter bygger komponenten lagvis, er grunnleggende for alle AM metoder. Generelt, additiv produksjon av metalliske materialer kan deles inn i fire ulike prosesser: pulver bed, pulver feed (blåst pulver), trådmating og andre ruter3,5,6.
Regissert Energy avsetning (DED) er en klasse av additiv produksjon og er en blåst pulver prosess som fabricates tredimensjonale (3D) nær netto form solid deler fra en CAD-fil som ligner andre AM metoder. Motsetning til andre teknikker, DED kan ikke bare brukes som en metode for produksjon, men også kan brukes som en reparasjon teknikk for høy verdi deler. I DED prosessen, metallisk pulver eller wire materiale er matet av en transportør gass eller motors inn smelte bassenget, som genereres av laser stråle på begge underlaget eller tidligere avsatt lag. DED prosessen er en lovende avanserte produksjonsprosess som kan redusere kjøpe å fly forholdet, og også er i stand til å reparere høy verdi deler som tidligere var uoverkommelig dyrt å erstatte eller uopprettelig7.
For å oppnå ønsket geometriske dimensjoner og materialegenskaper, er det viktig å etablere riktige parameterne8. Flere studier har vært gjennomført å belyse forholdet mellom parameterne prosessen og egenskapene endelig avsatt prøven. Peyre et al. 9 bygget noen tynne vegger med annen prosess parametere, og deretter preget dem ved hjelp av 2D- og 3D-profilometry. De viste at lagtykkelse og smelte bassenget volum påvirker råhet parameterne merkbart. Vim et al. 10 foreslått en modell for å analysere forholdet mellom prosessen parameterne og geometriske kjennetegner et enkelt kledning lag (kledd høyde, kledd bredde og dybde av gjennomtrengning).
Til dags dato, flere studier av DED av Ti er legeringer rapportert, mest som fokuserte på påvirkning av kombinasjonen av parametere på egenskaper av massiv prøver11,12,4. Rasheedat et al. studerte effekten av skanning fart og pulver strømningshastighet på egenskapene resulterende laser metall avsatt Ti-6Al-4V legering. De fant at ved å øke skannehastighet og pulver strømningshastighet på mikrostruktur endret fra Widmanstätten til en martensitiske mikrostruktur, som resulterer i en økning av overflateruhet og microhardness av avsatt prøver7. Likevel er mindre oppmerksomhet betalt til å designe innstillingen lag tykkelse. Choi et al. har undersøkt sammenhengen mellom lagtykkelse og prosess parametere. De har funnet at de viktigste kildene til feil mellom den nåværende høyden og faktiske høyden er pulver masse flow rate og lag tykkelse angi13. Sine studier implementere ikke riktig lag breddeinnstilling fordi de involverte lange og unøyaktig prosesser i innstillingen lag tykkelse. Ruan et al. har undersøkt effekten av laser skanning fart på avsatt lag høyden på konstant laser makt og pulver fôring rate14. De har foreslått noe empirisk modeller for laget breddeinnstilling som ble innhentet under bestemte filmfremkalling vilkår, og dermed breddeinnstilling lag kan ikke være presis på grunn av bruken av bestemt prosess parametere15. I motsetning til tidligere verker er lagtykkelse sette prosessen foreslått i dette manuskriptet en rask metode som kan utføres uten å kaste bort tid og materialer.
Hovedfokuset i dette arbeidet er å utvikle en rask metode for fastsettelse av lagtykkelse basert på egenskapene til de eneste sporene av Ti-6Al-4V legeringen på optimal DED prosess parametere. Deretter er parameterne optimal prosessen ansatt for å finne et lagtykkelse og dikte høy tetthet Ti-6Al-4V blokker uten å kaste bort tid og materialer.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ti-6Al-4V powder</td>
			<td>Xi&#8217;Tianrui new material</td>
			<td></td>
			<td>As starting material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ISOMET precision cutter</td>
			<td>Bohler</td>
			<td></td>
			<td>To cut the samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polishing machine</td>
			<td>Presi</td>
			<td></td>
			<td>To polish the samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EpoFix resin</td>
			<td>Presi</td>
			<td></td>
			<td>To mount the samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond paste</td>
			<td>Presi</td>
			<td></td>
			<td>For polishing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td>Microstructural observation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field emission scanning electron microscope</td>
			<td>Merlin-Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Microstructural observation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LEC1- CS444 ANALYSER</td>
			<td>IncoTest</td>
			<td></td>
			<td>Chemical analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LEC3 - ELTRA OHN2000 ANALYSER</td>
			<td>IncoTest</td>
			<td></td>
			<td>Chemical analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LEC2 - LECO TC436AR ANALYSER</td>
			<td>IncoTest</td>
			<td></td>
			<td>Chemical analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICP</td>
			<td>IncoTest</td>
			<td></td>
			<td>Chemical analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IRB 4600</td>
			<td>ABB</td>
			<td></td>
			<td>Antropomorphic robot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GTV PF</td>
			<td>GTV</td>
			<td></td>
			<td>Powder feeding system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>YW 52</td>
			<td>Precitec</td>
			<td></td>
			<td>Laser head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nozzles</td>
			<td>IRIS</td>
			<td></td>
			<td>Nozzle for feeding powders</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>YLS 3000</td>
			<td>IPG Photonics</td>
			<td></td>
			<td>Laser source</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production of single tracks of ti-6al-4v by directed energy deposition to determine the layer thickness for multilayer deposition

Rettet energi avsetning (DED), som er en additiv produksjon teknikk, er å skape en smeltet bassenget med en laserstråle der metall pulver injiseres som partikler. Generelt, er denne teknikken ansatt å dikte eller reparere ulike komponenter. I denne teknikken påvirkes siste egenskapene av mange faktorer. Faktisk er en av de viktigste oppgavene i bygningsdeler av DED optimalisering av prosess parametere (som laser makt, laser hastighet, fokus, etc.) som vanligvis utføres gjennom en omfattende eksperimentell undersøkelse. Men er denne typen eksperiment svært lang og kostbar. Dermed for å akselerere optimaliseringsprosessen, ble etterforskning gjennomført for å utvikle en metode basert på smelte bassenget karakteristikk. Faktisk i disse eksperimentene, ble enkelt spor av Ti-6Al-4V avsatt en DED prosess med flere kombinasjoner av laser makt og laser. Overflaten morfologi og dimensjoner av ett spor ble analysert og geometriske kjennetegner smelte bassenger ble vurdert etter polering og etsing av tverrsnitt. Nyttig informasjon om valg av optimal prosess parametere kan oppnås ved å undersøke funksjonene smelte bassenget. Disse eksperimentene utvides betegner de store blokkene med flere lag. Faktisk beskriver dette manuskriptet hvordan det ville være mulig å raskt fastslå lagtykkelse for massiv avsetning, og unngå over eller under deponering i henhold til den beregnede energi-tettheten av optimale parametere. Bortsett fra den over eller under deponering er tid og materialer lagring de andre store fordelene av denne tilnærmingen som avsetning av flerlags komponenter kan startes uten noen parameteren optimalisering i form av lagtykkelse.

For de eksperimentelle studiene, var uregelmessig Ti-6Al-4V pulver med en gjennomsnittlig størrelse på 50-150 µm og tilsynelatende tetthet 1,85 g/cm3 ansatt som innskudds materiale (figur 1). Kjemisk analyse av pulver bekreftet at oksygen og nitrogen innholdet av pulver ikke endret før og etter deponering prosessen, mens i begge tilfeller oksygen innholdet var høyere enn standard oksygen innholdet i Ti-6Al-4V pulver for additive industrien (< ...

Watch this Scientific Journal Video about Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition at JoVE.com

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

I denne forskningen, er en rask metode basert på smelte bassenget karakterisering utviklet for å beregne lag tykkelsen på Ti-6Al-4V komponenter produsert av rettet energi deponering.

Produksjonen av ett spor av Ti-6Al-4V av rettet energi avsetning å angi lag tykkelsen til flerlags deponering

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

The overall goal of this procedure is to determine the effects of different directed energy deposition process parameters on the layer thickness and other melt pool characteristics to identify the optimal parameters for fabrication of larger metallic parts. Directed energy deposition is an additive manufacturing technology for creating metallic parts with medium-large dimensions from metallic powders. Each powder requires process parameters to produce high-density, defect-free parts.Conventional process parameters optimization often involves waste from over/under-deposition caused by assumption for layer height. The main advantage of this technique is that it is time and cost saving. This optimization method is based on production and characterization of single tracks from metallic powders.When handling the titanium six-four powder, wear a respiratory mask, powder-free disposable nitrile gloves, and protective plastic glasses. To begin characterization of the fresh, irregular titanium six-four powder, fix double-sided adhesive carbon tape to an aluminum pin stub for a field emission scanning electron microscope. Apply three grams of the titanium six-four powder to the sticky carbon tape.Place the pin in the specimen chamber of the FESEM, and evaluate the morphology of the powder. Then, fill a 30 cubic centimeter pre-weighed container with the titanium six-four powder. Weigh the filled container, and calculate the apparent density of the powder.Perform chemical analysis of the starting powder using combustion analysis and ICP-MS. To begin titanium six-four powder loading, open the powder-feeding system hopper. Remove residual powders with an extractor fan.Tightly close the top cap of the hopper to prevent gas leakage. Then, clean the titanium six-four sheet with ethanol-soaked paper towels. Measure the weight of the sheet with a centesimal balance.Place the sheet on the marked location of the working area. Mount a powder-feeding nozzle on the laser head so that the angle between the nozzle and laser is 35 degrees. Ensure that the nozzle is clean.Then, move the robot to the starting point in the working area. Manually adjust the nozzle position until the vertical distance between the metal alloy sheet and the nozzle tip is five millimeters. Then, turn on the guide laser.Insert a thin rod through the nozzle to touch the working area. Check if the guide laser spot and the tip of the rod are coincident. Manually adjust the nozzle as needed to align the guide laser and metal rod, retaining the 35-degree angle between the nozzle and laser and a five millimeter vertical distance between the nozzle tip and the alloy sheet.This manual adjustment of the nozzle should be done very carefully because the deposition of the nozzle can significantly affect the geometry of the melt pool. Connect the nozzle to the powder-feeding system, being careful not to disturb the nozzle alignment. Next, open the robot calibration data in the control software.Load the code onto the robot, and address any detected code errors. Use the laser control software to enable the laser source module. Manually enable the robot motors from the robot control cabinet.Verify that the safety LED is illuminated. Then, select the deposition process file from the program list, and load the working path into the main robot routine. Set the laser power and robot speed to the desired values, and apply the parameters.Once the code has been successfully loaded onto the robot controller, launch the robot routine from the robot control software to deposit the single tracks in an automated process. When the routine has finished, use forceps to pick up the sample from the working area. Remove residual powder from the sample surface with an ethanol-soaked paper towel.Perform elemental analysis on used titanium four powder and on a deposited alloy block. Examine deposited single tracks under a stereo microscope at 5X magnification. Then, use a precision cutting machine to cut cross-sections of single tracks from the middle of the deposited tracks.Place the clean, dry cross-section specimens in mounting cups. Mix together 10 grams of resin and six grams of liquid hardener to each sample. Pour each resin mixture over a specimen.Allow the resin to cure for 30 minutes at room temperature. Then, fix a specimen on a polishing machine. First, grind the specimen with 500, 800, and 1, 200 grit silicon carbide paper.Then, polish the specimen with three micron and one micron diamond paste in sequence. The grinding and polishing step should be done carefully in order to have scratch-free surfaces for optical microscopy and melt pool size measurements. Grind and polish every specimen in this way.Then, evaluate the shape and porosity of each polished surface under an optical microscope. Acquire images of the melt pool features at 10X magnification, and analyze the images with image processing software. The chemical compositions of titanium six-four powders in both components were evaluated before and after deposition.The oxygen and nitrogen contents were greater in the irregular titanium six-four powder than in the standard powder used in additive manufacturing. The oxygen and nitrogen contents of the bulk components increased after deposition, but no significant composition change was observed in the used powder. Increasing the laser power significantly increased the height of single tracks up to a point, after which the power delivered to the melt pool was too great to positively affect deposition height.Increasing the laser scanning speed decreased the energy input to the melting pool and the powder delivery rate, resulting in decreasing deposition height. Correspondingly, deposition height was found to increase linearly both with specific energy density and with power feed density. These relationships were used to determine the process parameters required to produce layers of a specific height.Specimens were produced at different powers with an assumed layer height of 0.6 millimeters using the conventional method, resulting in over-and under-deposition. When parameters optimized for a consistent layer thickness were used, greater dimensional accuracy was achieved in a single attempt. In direct energy deposition, powders are directly deposited on a substrate, are melted under a laser and quickly solidified.The solid is created layer by layer, limiting waste by using only as much powder as needed. This method can help answer key questions in the additive manufacturing field about optimization of the process parameters, such as laser power and laser speed. Characterization of single tracks allowed working conditions to be defined for the shown deposition height.This kind of process parameter optimization is a fundamental step in the development of a new directed energy deposition instrument. After watching this video, you should have a good understanding of how to determine desired step parameter for multilayer deposition by this directed energy deposition technique without wasting time and material.

Research

JoVE Journal

Engineering

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Høsting Solar energi ved hjelp av Charge-Skille nanokrystaller og deres Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Fabrikasjon av Nano-konstruert transparent gjennomføre Oksider av pulset laser Nedfall

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Casting Protokoller for produksjon av Open Cell Aluminum Skum av Replication Teknikk og Effekt på Porøsitet

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Making Record-effektivitet SnS solceller av termisk fordampning og Atomic Layer Nedfall

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Dannelse av tykk tett Yttrium Iron Garnet Films Bruke Aerosol Nedfall

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

Syntese og karakterisering av høy c-aksen ZnO Thin Film etter Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall System og dens UV Fotodetektor Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

Integrering av Lys Overlappings sølv nanostrukturer i hydrogenert mikrokrystallinsk silisium solceller ved Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Elektro Nedfall av jevn tykkelse Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Og As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

Høy temperatur Fremstilling av nanostrukturert yttriumoksidstabilisert-zirkonia (YSZ) Stillas etter<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon templatmateriale xerogeler

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Fabrikasjon av ultra tynn farge filmer med svært absorberende Media med skrå vinkel avsetning

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...