저자는 수평선 2020 연구와 혁신 프로그램 보 리 얼 리스-복잡 한 3D의 다음 세대에 새로운 첨가제 및 빼기 제조에 대 한 유연한 기계 3A 에너지 클래스에 속하는 유럽 연구 프로젝트를 인정 하 고 싶습니다. 금속 부품

1. 분말 특성
<ol><li>Ti-6Al-4V 파우더에는 알루미늄 핀 스텁 있으며 삽입 챔버 내부에 시료의를 필드-방출 스캐닝 전자 현미경 (FESEM) 분말16의 형태를 분석 하는 이중 면 끈끈한 탄소 테이프에 시작의 3 g을 넣어.</li>
	<li>30cm3 컨테이너를 작성 하 여 분말의 겉보기 밀도 측정 하 고 ASTM B212 표준 분말의 무게를 측정 한다.</li>
	<li>시작 사용 분말 (5-10 g), 분말 (5-10 g), 예금 된 블록 (20 g) 원소 (예를 들어, Leco)에 의하여 유도 결합 플라즈마 (ICP) 분석기17의 화학 분석을 수행 합니다.</li>
</ol>2. 단일 트랙의 증 착 에너지 감독
<ol><li>
파우더 로딩
	<ol>
<li>FFP3 호흡기 마스크를 EN 149, 파우더 무료 일회용 nitrile 장갑, 그리고 보호 플라스틱 유리의 요구 사항 준수를 포함 한 개인 보호 장비를 착용 하십시오.</li>
		<li>분말 먹이 시스템의 호퍼 열고 잔여 분말을 제거 하기 위해 (예를 들어, ATEX)는 갈 퀴 팬을 사용 합니다.</li>
		<li>호퍼는 생성자에 의해 주어진 적절 한 지침에 따라 제거 하 고 에탄올에 젖은 종이 수건을 사용 하 여 모든 구성 요소를 청소. 참고:이 단계는 금속 분말의 다른 종류에 의해 오염 방지에 기본적 이다.</li>
		<li>생성자에 의해 주어진 지침에 따라 호퍼 먹이 가루를 재조 립. 분말의 로드를 수행 하기 위해 옆으로 호퍼의 최고 모자만 둡니다.</li>
		<li>Ti-6Al-4V 파우더 50-150 µ m. 사용할 수 있는 호퍼의 크기에 따라 범위에 있는 granulometry와 호퍼 로드, 완전히 그것을 작성 합니다.</li>
		<li>어떤 가스 누설을 방지 하기 위해 매우 긴밀 하 게 호퍼의 상단 뚜껑을 닫습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
샘플의 준비
	<ol>
<li>4 m m 두께 50 m m x 50 m m 크기와 Ti-6Al-4V 시트를 선택 하십시오.</li>
		<li>에탄올-젖은 종이 타월로 티타늄 시트의 표면 청소. 백 분 법 밸런스 시트의 무게를 측정 합니다.</li>
		<li>장소 표시의 위치에 따라 작업 영역에 시트. 작업 영역은 어디는 증 착 일어날 것 이다, 그래서 그것은 로봇의 프로그램된 경로 따라 결정 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
로봇 및 증 착 장비 준비 준비
	<ol>
<li>노즐 축과 레이저 축 사이의 각도 35 ° 레이저 헤드에 노즐을 탑재 합니다.</li>
		<li>보정을 수행 하려면 출발점이 작업에 로봇을 이동 합니다.</li>
		<li>작업 면과 노즐 사이의 거리를 확인 하 고, 필요한 경우, 수동으로 수정 노즐 위치 측정 거리가 5 mm까지. 참고: 작업 영역 수평 평면에 낳는, 이후이 거리는 금속 시트와 노즐의 끝 사이 수직 거리.</li>
		<li>레이저와 노즐 출구의 중심으로 확인: 먼저, 레이저 가이드에는 레이저의 제어를 위한 소프트웨어에 "레이저 가이드에" 명령을 클릭 하 여 전환. 다음, 직경에서 및 길이, 노즐 내부에 200 m m 0.8 m m를 측정, 얇은 막대를 넣어. 막대의 끝과 레이저 가이드의 자리 일치 하는지 확인 합니다. 그렇지 않은 경우에 수동으로 거리와 각도 이전 표시를 존중, 노즐의 위치를 조정. 참고:이 경우에, 노즐의 외부 직경은 1 m m; 더 작은 직경을 가진 노즐을 사용 하는 경우 그 직경은 노즐의 작은 막대를 사용 합니다.</li>
		<li>로봇 제어 소프트웨어 작성 캘리브레이션 데이터 확인: 소프트웨어에서 "적용" 버튼을 클릭 하 고 코드의 컴파일 기다립니다. 참고: 소프트웨어; 코드에서 오류를 확인 합니다. 오류가 감지 되 면 코드는 로봇 컨트롤러에 저장 됩니다. 오류가 감지 되 면 코드를 컴파일할 수 없습니다, 그리고 더 개정 필요 하 게 됩니다.</li>
		<li>레이저 제어 소프트웨어에 "레이저 사용" 명령을 클릭 하 여 레이저 소스 모듈을 설정 합니다. 참고: 고용된 레이저 소스는 연속 섬유 레이저 5 kw 급 최대 전원 적외선 영역 (1064 nm)에서 방출.</li>
		<li>수동으로 "로봇 모터에"는 로봇의 제어 캐비닛에 버튼을 누르면 로봇의 모터를 활성화 하 고 관련된 안전 LED 라이트 업 확인: 그래서, 그것은 모터를 사용할 수 있는지 의미 하는 경우.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
증 착 프로세스 시작
	<ol>
<li>기존 프로그램 목록에 적절 한 파일을 선택 하 고 로드 작업 경로 주요 로봇 일상으로.</li>
		<li>레이저 및 로봇 매개 변수 확인: 특정 레이저 전원 (325, 650, 980, 1500 W) 주어진 속도로 로봇 속도 레이저 전원 설정 (30, 40, 50, 60 mm/s). 참고: 이러한 매개 변수는 컴퓨터의 특정 언어에 따라, 로봇의 제어 소프트웨어에 기록 됩니다.</li>
		<li>소프트웨어에 "적용" 버튼을 누르면 새로운 매개 변수를 확인 하 고 코드의 컴파일 기 다. 소프트웨어는 코드에서 오류에 대 한 확인 오류가 감지 되 면 코드는 로봇 컨트롤러에 저장 되며 시작 준비가. 로봇 제어 소프트웨어에 "시작" 버튼을 누르면 로봇 루틴을 시작 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>특별 한 집게를 사용 하 여 샘플을 선택 하 고 어떤 잔여 분말을 제거 하기 위한 에탄올 젖은 종이 타월로 샘플 표면 청소.</li>
</ol>3. 단일 트랙 분석
<ol><li>상단에서 단일 트랙에 5 배 확대 스테레오 현미경에 의해 분석. 참고:이 단계에서 일부 이미지는 스테레오 현미경에 의하여 촬영 및 시각적으로 분석.</li>
	<li>예금 된 트랙의 중간에서 단일 트랙 정확한 절단 도구를 사용 하 여 증 착 방향에 수직인 컷.</li>
	<li>에폭시 수 지에 단일 트랙의 횡단면을 탑재 합니다. 장착 컵을 선택 하 고 그것에 청결 하 고 건조 표본 장소. 무게 (10 g/샘플)으로 수 지의 정확한 금액을 신중 하 게 측정 하 고 혼합 액체 경화제 (6 g/샘플). 표본을 통해 수 지 혼합물을 부 어 하 고 실 온에서 30 분 치료 하 채워진된 장착 컵을 두고. 그 후, 500, 800, 1200 모래 크기 SiC 종이와 탑재 된 견본을 갈기 고 다이아몬드 입자 (1 µ m)의 미세한 크기까지 다이아몬드 붙여넣기를 사용 하 여 폴란드어.</li>
	<li>광학 현미경에 의하여 모양 및 다공성 광택된 표면 분석. 10 배 확대에 광학 현미경으로 용융 풀의 이미지를 수집 하 고 다음 그들을 분석 이미지-J 소프트웨어를 사용 하 여.</li>
	<li>위쪽 및 용융 풀의 아래쪽 사이의 거리를 측정 하 여 용융 풀의 높이 측정 합니다. 나중에, 그 해당 수식에 따라 계산 된 특정 에너지 밀도의 함수로 용융 풀의 측정된 높이 플롯. 실제로, 에너지 밀도 다음 수식으로 계산할 수 있다: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56966/56966eq1.jpg">
</li>
	<li>특정 에너지 밀도의 기능으로 레이어 두께에 해당 하는 방정식을 얻기 위해 실험 결과에서 2차 주문 다항식 적합.</li>
	<li>특정 에너지 밀도 고려 하 고 이전 단계에서 관찰 되었다 그들의 관계에 따라 레이어 두께 계산.</li>
	<li>메서드를 확인 하려면 계산된 레이어 두께 고려 하 여 다층 블록을 조작 하 고 다공성 및 최종 높이 블록의 섹션 특성.</li>
	<li>섹션 3.3으로 동일한 절차에서 단계를 연마 후 가공된 블록의 미세 분석. 사실, 최종 연마 후 30에 대 한 샘플을 엣지 s 92 증 류 물, 질 산 6 mL 및 소산 2 mL Kroll의 시로.</li>
</ol>

<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>

저자는 공개 없다.

이 작품에서 초점을 용융 풀 특성의 형상에 따라 Ti-6Al-4V, 공격 한 과정에서 슬라이스 두께 설정 했다. 이 위해 2 단계 프로토콜 정의 하 고 활용 했다. 프로토콜의 첫 번째 부분은 단일 검사 증 착에 대 한 매개 변수 프로세스의 최적화,이 단계 동안 최적의 매개 변수 달성 했다 이었고 용융 풀 형상 측정 되었다. 프로토콜의 두 번째 부분에서 최적의 매개 변수에서 견본의 특정 에너지 밀도 계산 했?...

Ti-6Al-4V는 가장 일반적으로 사용 되는 항공 우주, 항공기, 자동차, Ti 합금 및 생물 산업 그것의 높은 힘에 무게 비율, 우수한 파괴 인 성이, 낮은 특정 한 중력, 우수한 내 식 성 및 열 벗어날입니다. 그러나, 다른 응용 프로그램에서의 추가 개발에 도전, 때문에 그것의 낮은 열 전도도 및 높은 반응성 기능, 어떤 귀 착될 그것의 가난한 기계 가공. 또한, 절단 동안 현상 강화 열, 비 열 처리 착수1,2,,34여야 합니다.
그럼에도 불구 하 고, 첨가제 제조 기술 (오전) 가격 및 에너지 소비를 줄일 수 있으며 Ti-6Al-4V 합금의 제조에 있는 현재 도전 중 일부를 해결 하는 새로운 제조 기법으로 사용할 큰 잠재력을 보여주었다.
첨가제 제조 기술과 혁신으로 알려져 있습니다 수 조작 근처 그물 모양 레이어, 레이어 방식에서 구성 요소. 얇은 층으로 컴퓨터 원조 설계 (CAD) 모델을 조각 하 고 다음 구성 요소 계층으로 레이어를 구축, 레이어, 레이어 첨가제 제조 방법은 모든 오전 메서드에 대 한 기본입니다. 일반적으로 금속 재료의 첨가제 제조 4 개의 다른 과정으로 나눌 수 있습니다: 분말 침대, 파우더 (분된 가루) 피드, 피드, 철사 및 다른 노선3,,56.
다른 오전 메서드와 비슷한 CAD 파일에서 그물 모양 고체 부분 근처 에너지 공 술 서 (DED) 첨가제 제조의 클래스 이며 날 려 분말 과정이 3 차원 (3D) 제조를 감독. 다른 기술, 달리 공격 한만 제조 방법으로 사용할 수 없습니다 수 있지만 또한 높은 가치 부품 수리 기술로 채택 될 수 있다. 공격 한 과정에서 금속 분말 또는 와이어 소재 캐리어 가스에 의해 먹이 또는 모터는 레이저에 의해 생성 되는 용융 풀에 기판에 빔 또는 이전 레이어를 입금. 공격 한 과정은 구매-비행 비율 감소의 수 이며 또한 엄청나게 비싼 대체 된 이전 높은 가치 부품 또는 돌이킬 수 없는7복구는 유망한 첨단된 제조 공정.
원하는 기하학적 치수 및 재료 특성을 달성 하기 위해 적절 한 매개 변수8설정에 생명 이다. 여러 연구 프로세스 매개 변수 및 예금 된 샘플의 최종 속성 사이의 관계를 명료 하 착수 되었습니다 했습니다. Peyre 외. 9 다른 프로세스 매개 일부 얇은 벽을 건설 하 고 2D 및 3D profilometry을 사용 하 여 그들을 특징. 그들은 레이어 두께 용융 풀 볼륨에 영향을 거칠기 매개 변수 눈에 띄게 나타났다. Vim 은 외. 10 프로세스 매개 변수 및 단일 피복 층 (입은 높이, 입은 폭, 그리고 침투의 깊이)의 기하학적 특성 사이의 관계를 분석 하기 위해 모델을 제안 했다.
날짜 하려면, Ti의 DED에 여러 연구 합금 보고 되었습니다, 대부분의 대규모 샘플11,12,4의 속성에 매개 변수 조합에의 영향에 초점. Rasheedat 외. 레이저 금속 예금 된 Ti-6Al-4V 합금의 결과 속성에 스캔 속도 분말 흐름 속도의 효과 공부 했습니다. 그들은 그 스캔 속도 분말을 늘려 흐름 속도 미세 변경 Widmanstätten에서 표면 거칠기의 증가 예금 된 표본7의 microhardness 귀착되는 마 르 텐 사이트 미세 발견. 그럼에도 불구 하 고, 더 적은 주의 디자인 레이어 두께 설정에 지급 되었습니다. 최 외. 레이어 두께 프로세스 매개 변수 사이의 상관 관계를 조사 있다. 그들은 현재 높이 실제 높이 사이의 오류의 주요 소스 설정13분말 질량 흐름 속도 레이어 두께 나타났습니다. 그들의 연구 않았다 제대로 구현 하지 레이어 두께 설정 때문에 그들은 레이어 두께 설정에서 정확 하 고 긴 프로세스 참여. Ruan 외. 레이저 스캐닝 지속적인 레이저 파워 및 분말 먹이 속도14에 예금 된 층 높이에 속도의 효과 조사. 그들은 특정 처리 조건 하에서 가져온 레이어 두께 설정에 대 한 몇 가지 경험적 모델을 제안 했다 고 따라서 레이어 두께 설정을 특정 프로세스 매개 변수15의 활용으로 인해 정확한 않을 수 있습니다. 이전 작품, 달리이 원고에 제안 프로세스 설정 레이어 두께 시간과 재료를 낭비 하지 않고 실행 될 수 있는 빠른 방법입니다.
이 작품의 주요 초점 최적의 공격 한 프로세스 매개 변수에서 Ti-6Al-4V 합금의 단일 트랙의 특성에 따라 레이어 두께의 결정에 대 한 빠른 방법을 개발 하는 것입니다. 그 후, 최적의 프로세스 매개 변수는 레이어 두께 결정 하는 시간과 재료를 낭비 하지 않고 고밀도 Ti-6Al-4V 블록 조작 고용 됩니다.

<table><tbody><tr><td>Ti-6Al-4V powder</td><td>Xi&amp;rsquo;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

감독 에너지 공 술 서 (DED), 첨가제 제조 기술, 즉 금속 분말 입자로 주입은 레이저 빔으로 녹은 수영장의 창조를 포함 한다. 일반적으로,이 기술은 날조 하거나 다른 구성 요소를 복구 채택 된다. 이 기술에서는, 마지막 특성은 많은 요인에 의해 영향을 받습니다. 실제로, 공격 한 컴포넌트를 건물에 주요 작업 중 하나 일반적으로 실시 하는 광범위 한 실험 조사를 통해 공정 파라미터 (예: 레이저 파워, 레이저 속도, 초점, 등)의 최적화입니다. 그러나, 실험의이 종류는 매우 길고 비용이 많이 드는입니다. 따라서, 최적화 과정을 가속 하기 위하여 조사는 용융 풀 characterizations에 따라 방법을 개발 실시 됐다. 사실,이 실험에서 Ti-6Al-4V의 단일 트랙 레이저 파워 및 레이저 속도의 여러 조합으로 공격 한 과정에 의해 예금 되었다. 표면 형태 및 단일 트랙의 크기 분석 했다, 그리고 용융 풀의 기하학적 특성 연마 및 횡단면을 에칭 후 평가 했다. 용융 풀 기능을 검토 하 여 최적의 프로세스 매개 변수 선택에 관한 유용한 정보를 얻을 수 있습니다. 이러한 실험 여러 레이어와 큰 블록의 특성 확장 되 고 있습니다. 실제로,이 원고는 어떻게 거 대 한 증 착에 대 한 레이어 두께 신속 하 게 확인할 수 있을 것이 고 피하기 또는 밑의 증 착 계산 된 에너지 밀도 따라 최적의 매개 변수 설명 합니다. 이상, 아래 증 착, 시간 및 물자 절약 다층 구성 요소의 증 착 레이어 두께 측면에서 모든 매개 변수 최적화 없이 시작할 수 있는이 접근의 다른 큰 장점이 있습니다.

실험 연구에 대 한 50-150 µ m의 평균 크기 및 1.85 g/cm3 의 명백한 조밀도 가진 불규칙 한 Ti-6Al-4V 분말 입금 자료 (그림 1)로 고용 되었다. 그 가루의 산소와 질소 내용을 변경 하지 않은 증 착 프로세스 전후 동안 두 경우 모두 산소 함유량에 대 한 Ti-6Al-4V 분말의 표준 산소 함유량 보다 높은 분말의 화학 분석 확인 첨가제 제조 (< 0.13%). 그러나, 대?...

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

이 연구에서 용융 풀 특성에 따라 신속한 방법 Ti-6Al-4V 구성 요소 감독된 에너지 공 술 서에 의해 생산의 레이어 두께 예측 하려면 개발 된다.

Ti-6Al-4V 멀티 레이어 증 착에 대 한 레이어 두께 결정 하기 위해 증 착 지시 에너지의 단일 트랙의 생산

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

production-single-tracks-ti-6al-4v-directed-energy-deposition-to

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

9.2K 조회수.  Politecnico di Torino. 이 연구에서 용융 풀 특성에 따라 신속한 방법 Ti-6Al-4V 구성 요소 감독된 에너지 공 술 서에 의해 생산의 레이어 두께 예측 하려면 개발 된다.

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

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

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

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

연구

공학

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

게이트 정의 갈륨 비소 / AlGaAs 측면 양자점 나노

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 적으로 정의 된 템플릿

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

화학

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

에어로졸 증착을 사용하여 두꺼운 고밀도 이트륨 철 가넷 필름의 형성

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

원자 추적 가능한 나노 구조 제작

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

반도체 기술과 호환 저온 탄소 나노 튜브 수직 상호 연결의 제작

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

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

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

기울기 각도 증 착을 사용 하 여 미디어를 흡수 하는 높은 가진 매우 얇은 필름의 제조

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

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide electronics community. One of its hallmark features is the existence of a critical LAO thickness of 4 unit-cells (uc) for interfacial conductivity to emerge. Although electrostatic mechanisms have been proposed in the past to describe the existence of this critical thickness, the importance of chemical defects has been recently accentuated. Here, we describe the growth of metal/LAO/STO heterostructures in an ultra-high vacuum (UHV) cluster system combining pulsed laser deposition (to grow the LAO), magnetron sputtering (to grow the metal) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). We study step by step the formation and evolution of the q2DES and the chemical interactions that occur between the metal and the LAO/STO. Additionally, magnetotransport experiments elucidate on the transport and electronic properties of the q2DES. This systematic work not only demonstrates a way to study the electrostatic and chemical interplay between the q2DES and its environment, but also unlocks the possibility to couple multifunctional capping layers with the rich physics observed in two-dimensional electron systems, allowing the fabrication of new types of devices.

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

We fabricate metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures using a combination of pulsed laser deposition and in situ magnetron sputtering. Through magnetotransport and in situ X-ray photoelectron spectroscopy experiments, we investigate the interplay between electrostatic and chemical phenomena of the quasi two-dimensional electron gas formed in this system.

성장 및 정전기/화학 속성의 금속/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with wafer-scale uniformity and angstrom level control of thickness, the method of atomic-layer deposition was chosen. This ALD process enables high-quality, low-temperature (&#8804;150 &#176;C) growth of ultrathin films (100-1000 &#197;) of VO2. For this demonstration, the VO2 films were grown on sapphire substrates. This low temperature growth technique produces mostly amorphous VO2 films. A subsequent anneal in an ultra-high vacuum chamber with a pressure of 7x10-4 Pa of ultra-high purity (99.999%) oxygen produced oriented, polycrystalline VO2 films. The crystallinity, phase, and strain of the VO2 were determined by Raman spectroscopy and X-ray diffraction, while the stoichiometry and impurity levels were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and finally the morphology was determined by atomic force microscopy. These data demonstrate the high-quality of the films grown by this technique. A model was created to fit to the data for VO2 in its metallic and insulating phases in the near infrared spectral region. The permittivity and refractive index of the ALD VO2 agreed well with the other fabrication methods in its insulating phase, but showed a difference in its metallic state. Finally, the analysis of the films&#39; optical properties enabled the creation of a wavelength- and temperature-dependent model of the complex optical refractive index for developing VO2 as a tunable refractive index material.

Thin films (100-1000 &#197;) of vanadium dioxide (VO2) were created by atomic-layer deposition (ALD) on sapphire substrates. Following this, the optical properties were characterized through the metal-insulator transition of VO2. From the measured optical properties, a model was created to describe the tunable refractive index of VO2.

바나듐이 산화물 및 온도 따른 광 모델의 원자 층 증 착

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven effective in gas adsorption, separations, and catalysis. MOFs are most commonly synthesized as bulk powder, requiring additional processes to adhere them to functional devices and fabrics that risk decreasing the powder porosity and adsorption capacity. Here, we demonstrate a method of first coating fabrics with metal oxide films using atomic layer deposition (ALD). This process creates conformal films of controllable thickness on each fiber, while providing a more reactive surface for MOF nucleation. By submerging the ALD coated fabric in solution during solvothermal MOF synthesis, the MOFs create a conformal, well-adhered coating on the fibers, resulting in a MOF-functionalized fabric, without additional adhesion materials that may block MOF pores and functional sites. Here we demonstrate two solvothermal synthesis methods. First, we form a MIL-96(Al) layer on polypropylene fibers using synthetic conditions that convert the metal oxide to MOF. Using initial inorganic films of varying thicknesses, diffusion of the organic linker into the inorganic allows us to control the extent of MOF loading on the fabric. Second, we perform a solvothermal synthesis of UiO-66-NH2 in which the MOF nucleates on the conformal metal oxide coating on polyamide-6 (PA-6) fibers, thereby producing a uniform and conformal thin film of MOF on the fabric. The resulting materials can be directly incorporated into filter devices or protective clothing and eliminate the maladroit qualities of loose powder.

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks are effective in gas storage and heterogeneous catalysis, but typical synthesis methods result in loose powders that are difficult to incorporate into smart materials. We demonstrate a method of first coating fabrics with ALD metal oxides, resulting in conformal films of MOF on the fabrics during solvothermal synthesis.

밀-96와 UiO-66-NH2 원자 층 Solvothermal 합성 섬유 매트에 금속 산화물 코팅을 입금

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

Ti-6Al-4V 멀티 레이어 증 착에 대 한 레이어 두께 결정 하기 위해 증 착 지시 에너지의 단일 트랙의 생산

요약

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