近日，勞斯萊斯正在利用鉆石光源的同步加速器來(lái)改善3D打印過(guò)程，該加速器產(chǎn)生的光的強(qiáng)度是太陽(yáng)光的100億倍。如果勞斯萊斯可以利用研究成果來(lái)改善增材制造過(guò)程，最終3D打印會(huì)變得更快、更便宜、更高質(zhì)。

日前，勞斯萊斯與一個(gè)由歐洲26個(gè)來(lái)自學(xué)術(shù)、工業(yè)和調(diào)研界協(xié)會(huì)組成的一個(gè)組織AMAZE合作，利用鉆石光源的同步加速器來(lái)改善3D打印過(guò)程，該加速器產(chǎn)生的光的強(qiáng)度簡(jiǎn)直令人難以置信。

上個(gè)月，勞斯萊斯投資4500萬(wàn)美元在新加坡開設(shè)了一個(gè)航空3D打印中心，目前這個(gè)巨頭又將目光轉(zhuǎn)向了另一個(gè)高科技增材項(xiàng)目：通過(guò)使用比太陽(yáng)光亮100億倍的光來(lái)提高其金屬3D打印過(guò)程。

勞斯萊斯使用的是一種激光沉積的3D打印技術(shù)制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，有些時(shí)候這些葉片會(huì)因?yàn)闊崃亢蛪毫κ艿綋p壞，勞斯萊斯就需要銑掉受損部位，然后利用增材制造來(lái)修復(fù)。但是公司希望找到一種可以完全避免損壞的方法，在人力范圍內(nèi)做到盡可能多地消除發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的缺陷。為了做到這一點(diǎn)勞斯萊斯與AMAZE進(jìn)行合作。

他們主要的殺手锏是位于牛津郡的鉆石光源同步加速器，鉆石光源的首席執(zhí)行官Andrew Harrison將其描述為“一個(gè)接近光速的循環(huán)電子加速環(huán)”。

“繞著這個(gè)環(huán)轉(zhuǎn)圈，當(dāng)前的電子可以在x射線的光譜中發(fā)出一束強(qiáng)烈的光，” Harrison解釋，“利用這種光，我們可以得到一個(gè)高能顯微鏡?！?/span>

同步加速器是一個(gè)巨大的圓形結(jié)構(gòu)，周長(zhǎng)561.6米，是倫敦摩天大樓“碎片大廈”高度的兩倍，由500名員工操作這個(gè)機(jī)器，它的電子速度是3千兆電子伏，也就是說(shuō)這個(gè)速度可以在一秒內(nèi)周游世界7.5次。

 但是勞斯萊斯和AMAZE正在使用這些高能顯微鏡來(lái)近距離地觀察激光沉積3D打印系統(tǒng)，這個(gè)觀察距離確實(shí)很近：常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的x射線每秒捕捉100幀，但同步加速器可以捕捉10000幀。這種幀率可以讓研究團(tuán)隊(duì)觀察到在激光3D打印的過(guò)程中究竟發(fā)生了什么——他們甚至不需要去理解所看到的東西。

“你可以看到熔池的形成過(guò)程，并追蹤到缺陷是如何產(chǎn)生的，” Alex Leung表示，他是一名來(lái)自曼徹斯特大學(xué)的航空航天材料工程師，也是AMAZE的一名研究人員，“我們也可以清楚地看到很多粉末被吹離(噴射)粉末床，有一些可能會(huì)變成熔滴，在3D打印部件的表面留下粗糙的痕跡?！?/span>

這樣工程師就可以了解到這些粗糙的表面是怎么形成的，最終該怎么消除，他們認(rèn)為零部件表面粗糙會(huì)影響到渦輪葉片的性能，而飛濺液滴也浪費(fèi)寶貴的金屬粉末，最終造成3 d打印成本的提高。

“你想要做出來(lái)的東西擁有完全光滑的表面，” Leung 表示，“你想要所有的粉末都不被浪費(fèi)，光看簡(jiǎn)單的一層不能說(shuō)明問(wèn)題，我們?cè)谧龅氖窃谶@個(gè)層上添加更多的粉末，然后重復(fù)這個(gè)過(guò)程，就像在實(shí)際打印過(guò)程中那樣?！?/span>

使用同步加速器，團(tuán)隊(duì)每年可以在3D打印過(guò)程中收集大約500 tb的數(shù)據(jù)，他們想利用這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步挖掘改善3D打印的潛力，但就目前來(lái)看，工程師認(rèn)為還只做了小小的一點(diǎn)事情。

如果勞斯萊斯可以利用研究成果來(lái)改善增材制造過(guò)程，最終3D打印會(huì)變得更快、更便宜、更高質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也將提高，CO2的排放也將減少，起飛和著陸也將更安靜。

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