美国预计将离2030年售出新车中一半为零排放电动车的目标更近一步.来自麻省理工学院的两名本科生及其在德国的研究生导师共同开发出一种新型金属3D打印钢材,这种金属3D打印钢材不用于汽车制造,而是用于压铸模具,将其冲压成几个独立金属3D打印零件.
麻省理工学院大三学生Ian Chen和2022届毕业生Kyle Markland在ASM材料教育基金会举办的2022届本科生设计竞赛中获第三名.获奖作品金属3D打印钢合金灵感来自Giga-casting创新制造方法,该方法为特斯拉推广,用于组装全电动Model Y.
9月12日,Chen于新奥尔良举行的颁奖典礼上接受了该奖项,并与Markland共享1000美元奖金.ASM材料教育基金会是ASM国际材料工程组织下的慈善部门,其目的是向学生和教师推广应用科学事业.
Chen和Markland的项目源于他们的计算材料设计课程,该课程由麻省理工学院的热计算教授Gregory Olson讲授.Olson是计算材料科学领域的领军人物,利用计算机建模和模拟演练来理解和设计新材料.该方法已被苹果用于设计苹果手表,并引起了特斯拉首席执行官Elon Musk的注意.
Olson表示:"为使电动汽车具有良好的续航能力,需让铝制结构提高性价比.所以Musk考察了小型汽车模型的压铸,认为应扩大规模,铸造整辆汽车."
特斯拉将Olson的计算方法用于可压铸铝.汽车通常是由数百个压铸零件制造,再在自动化装配线上组装成一辆汽车.Giga-casting工艺因Giga Press大型铸造机而得名,它仅需铸造两到三个大型汽车零件,从而降低工艺的复杂性和成本.
SpaceX与特斯拉材料工程副总裁Charles Kuehmann表示需要一种可金属3D打印的更优模具钢,也被称为工具钢,以打印具有更高强度和热性能的新模具.
谈及传统钢,Olson坦言:"如果试图金属3D打印,会相当脆,并容易开裂."
Olson找到了来自帕德伯恩大学的麻省理工学院访问学生Florian Hengsbach.Hengsbach 表示:"在帕德伯恩会金属3D打印材料,并对其进行原子级的表征,确定工艺-微观结构-性能之间的相关性."
基于Hengsbach的加入,该团队开始使用CALPHAD设计新金属3D打印.通过使用热力学材料模型,该团队计划预测新金属3D打印材料在不同条件下的表现.