近日，空軍研究實驗室研究人員與布魯克海文國家實驗室國家同步輻射光源II的光束科學家聯手，使用非常明亮的X射線來檢查3D打印材料和工藝。

國家同步光源II光束線幫助AFRL研究人員檢查3D打印油墨（圖片：美國空軍/ Hilmar Koerner）

過去幾年來，美國空軍在添加劑制造方面并不陌生，在3D打印引擎和3D打印刷穿戴電子產品方面開展了多項新興技術的研究。然而，對于某些應用，需要進行更多的3D打印研究。最終，這是一個材料的問題。雖然3D打印能夠產生比十年前更強大的部件，但所有防務組織必須非常小心，以確保用于軍事用途的部件足夠強大，可以在其指定任務中生存。

這通常意味著需要調整全新的可3D打印復合材料，這些復合材料對于關鍵部件來說足夠強大，但是從3D打印機中順利流出，以確保合適的層粘合性和結構完整性。然而，有時候，很難準確地告訴3D打印復合材料在內部正在做什么。部分可能看起來很強硬，但沒有最高科技的分析工具，很難說一個新的復合材料適合使用。這就是為什么空軍研究實驗室（AFRL）材料和制造局的研究人員想在布魯克海文國家實驗室使用國家同步加速器光源II的原因。

超亮X射線幫助研究人員研究復合層的粘結（圖片：美國空軍/ Harry Pierson）

在成功申請國家同步光源II后，AFRL材料科學家Hilmar Koerner博士（Polymer Matrix Composite Materials and Processing小組）能夠與光束科學家合作，對3D打印復合材料進行實時實驗。Koerner解釋說：“我們在X射線光子相關光譜束線上獲得光束時間，這使得我們能夠以毫秒級的時間分辨率同時查看處理過程中材料的動態(tài)和結構。

通過使用光束線，Koerner和其他AFRL研究人員能夠仔細檢查一些含有增強填料和納米填料的可3D打印復合材料，以修改材料的流動和凝固速率。結果非常有用。光束線顯示了研究人員究竟如何以及為什么離開3D打印機噴嘴的復合油墨在短時間內從剪切稀化，易流動的液體轉變成凝膠，以及隨機取向的納米填料顆粒如何形成自支撐網絡。

Koerner說：“我們很高興地發(fā)現，我們已經在這個獨特的光束線上獲得了光束時間。 “我們進行了實驗，收集了數據，使我們能夠更好地對這些材料進行實驗，并為空氣相關的熱固性樹脂及其后處理3D打印過程提供了一些啟示?！?/span>

實驗結果將用于優(yōu)化AFRL的可3D打印復合材料和用于打印它們的3D打印參數。它還可以幫助實驗室研究人員磨合其閉環(huán)3D打印機反饋控制，并提供新的高溫3D打印材料。