能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室正在研究如何避免金屬3D打印零件的缺陷。 其X射線觀察過程可以產(chǎn)生更可靠的3D打印部件。

無論您的3D打印機(jī)是在家里，工廠，船上，還是在太空中，您總是希望您的3D打印物盡可能少的缺陷，無論是為了審美目的，還是為了確保其功能關(guān)鍵部分。然而，有時(shí)候，識(shí)別缺陷的原因可能很困難：是3D打印材料還是3D打印機(jī)本身？也許這個(gè)缺陷來自用于構(gòu)建零件的CAD 3D模型？

能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們同樣好奇，為什么3D打印部件（金屬3D打印部件，特別是3D打印部件）出現(xiàn)缺陷，所以他們使用裝有X射線的觀察臺(tái)來更好地理解使3D打印出錯(cuò)?？茖W(xué)家們認(rèn)為這項(xiàng)研究可以使各種3D打印產(chǎn)品制造商受益，例如航空航天，汽車和醫(yī)療保健等行業(yè)。

這項(xiàng)研究正在實(shí)驗(yàn)室的斯坦福同步輻射光源（SSRL）上進(jìn)行，并得到美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室和艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家的協(xié)助。這些科學(xué)家一起使用兩種X射線方法來觀察金屬3D打印過程中發(fā)生了什么 - 這是一項(xiàng)令人難以置信的有用的技術(shù)，但尚未完善。

SLAC工作人員科學(xué)家兼項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Johanna Nelson Weker表示：“借助3D打印技術(shù)，您可以制作非常復(fù)雜幾何形狀的部件，這些部件不能像普通金屬部件那樣進(jìn)行鑄造。 “從理論上說，這可以是一個(gè)快速的轉(zhuǎn)變：簡單地設(shè)計(jì)，發(fā)送，從遠(yuǎn)程位置打印。但是我們還沒有。我們?nèi)匀恍枰宄袇⑴c制造堅(jiān)實(shí)，堅(jiān)固零件的參數(shù)?！?/span>

讀者可能非常清楚塑料擠出熔融沉積造型（FDM）3D打印機(jī)可能出現(xiàn)的各種缺陷，但是金屬3D打印機(jī)存在自己的一系列問題。例如，在選擇性激光熔化（SLM）過程中，熔化激光束過程在金屬冷卻和硬化時(shí)不均勻地產(chǎn)生坑或弱點(diǎn)，同時(shí)建立層。但為什么會(huì)發(fā)生呢，怎樣才能避免呢？

在這些研究過程中，SLAC科學(xué)家們正試圖在這個(gè)大的增材制造問題的底部，分析所使用的金屬的種類，激光的熱量水平，金屬加熱和冷卻的速度以及其他因素可能會(huì)導(dǎo)致3D打印部件的缺陷。

SSRL材料科學(xué)部門的科學(xué)家Chris Tassone評(píng)論說：“我們提供的基礎(chǔ)物理研究將幫助我們確定金屬3D打印的哪些方面非常重要?！?/span>

科學(xué)家們認(rèn)為，使用X射線而不是熱成像裝置可以揭開礦坑形成的秘密。他們正在使用兩種不同的X射線技術(shù)，一種是捕獲微米分辨率圖像，當(dāng)金屬層積聚時(shí)會(huì)發(fā)生什么，另一種是從材料中的原子反射X射線來分析其原子結(jié)構(gòu)，然后冷卻。

研究人員納爾遜·韋克（Nelson Weker）和塔桑（Tassone）以及另外四位凱文·斯通（Kevin Stone），方東杰（Anthony Fong），安德魯·凱奇（Andrew Kiss）和維維克·塔姆比（Vivek Thampy）目前還沒有得到任何明確的答案，但有信心他們新的X射線設(shè)置可以顯著改善金屬3D打印應(yīng)該確定坑和弱點(diǎn)的原因。該研究還將用于觀察其他種類的金屬添加劑制造，包括定向能量沉積。

隨著研究的不斷深入，科學(xué)家們還計(jì)劃在這個(gè)過程中引入其他的觀測工具，包括一個(gè)可以收集制造過程的照片和錄像的高速攝像機(jī)。然后，他們將能夠在某些點(diǎn)將他們的圖像與他們的X射線數(shù)據(jù)相匹配，以便更全面地了解金屬3D打印部件正在發(fā)生的事情。

納爾遜·韋克解釋說：“我們希望人們能夠把他們在相機(jī)上看到的東西與我們在這里測量的東西聯(lián)系起來，以便他們能夠推斷出不斷增長的金屬材料表面下發(fā)生了什么?！蔽覀兿氚堰@些簽名的含義“。

為了整個(gè)行業(yè)的緣故，我們希望他們找到他們想要的東西。