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为什么金属3D打印件会有缺陷?美国能源部欲用X射线揭秘

文章来源:网络人气:593发表时间:2018-02-02 09:19:26

  金属3D打印最常见的缺陷就是打印件出现裂缝、凹点,美国能源部的SLAC国家加速器实验室正在致力于解决这一难题,他们用X射线观测怎么做才能得到更可靠的3D打印部件。

  3D打印件出现缺陷的原因有很多,是因为打印材料还是打印机本身,或者是因为CAD三维模型出了问题,有时候很难分辨,SLAC国家加速器实验室的科学家对此很好奇,所以,他们联合了斯坦福同步辐射光源(SSRL)、劳伦斯-弗莫尔国家实验室、埃姆斯实验室的科学家一起,用两种X射线来观测在金属3D打印过程中到底发生了什么,还有哪些地方有待完善。

  “3D打印可以做出形状非常复杂的部件,从理论上来讲,大家只需要简单设计、发送,远程打印就可以了,但是到目前为止这个技术还做不到这么简单,大家仍然需要找出所有的参数,来使打印的部件完美成形,并且非常坚固。”SLAC的工作人员和项目负责人JohannaNelsonWeker表示。

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  例如,在选择性激光熔融(SLM)中,粉末熔融激光束经常会使粉末床产生凹点,或者有些薄弱的地方照射不到,从而使得金属部件冷却硬化不均匀,它们是如何产生的,如何去避免这些问题呢?

  在这些研究中,SLAC的科学家在努力弄清楚增材制造的真相,分析金属类型、激光的热量、金属加热和冷却的速度,以及其他可能导致3D打印出现缺陷的原因。

  科学家认为,使用X射线而非热成像设备可以揭开为何会产生凹点的谜团,他们使用了两种X射线技术,一种用于捕捉微分辨率的图像,看金属层在打印时发生了什么,另一种用于分析材料在融化和冷却时原子结构发生的变化。

  目前团队的科学家还未得出确切的结论,但是他们相信X射线可以找出凹点和薄弱点产生的真正原因,从而提高金属打印的质量,他们也会研究其他的增材制造方法,包括定向能量沉积。

  随着研究的深入,科学家还计划引进其他的观测工具,包括高速摄影机,在打印过程中进行拍照和录视频,这样就可以将X射线的数据和图像相匹配。

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