雖然金屬3D打印在制造業(yè)中改變制造業(yè)的可能性非常大，但這并非沒有缺點(diǎn)。許多公司正在投入大量資源，以確定金屬3D打印部件出現(xiàn)缺陷的原因，以及如何阻止它們......而勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的創(chuàng)新研究人員更是如此。今年冬天，LLNL與艾姆斯實(shí)驗(yàn)室和能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家合作，利用X射線研究金屬3D打印過程，并找出這些缺陷來自哪里方面以及如何防止這些缺陷。
美國能源部能源效率和可再生能源先進(jìn)制造辦公室正在資助這三個實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室是其年度國家實(shí)驗(yàn)室重大峰會(BIS)的一個分支，通過國家實(shí)驗(yàn)室復(fù)合體促進(jìn)戰(zhàn)略技術(shù)規(guī)劃和合作。
(L-R)LLNL研究員Phil Depond，Nick Calta，Aiden Martin和Jenny Wang。
金屬3D打印在航空航天和汽車等多個行業(yè)的應(yīng)用速度緩慢，因?yàn)閷τ谶@些關(guān)鍵部件而言，零件質(zhì)量和認(rèn)證必須完美。 LLNL的研究人員進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，有許多打印生成層時可能會在金屬部件中形成缺陷，SLAC和Ames的最新研究更直接地檢查了哪些因素會導(dǎo)致這些缺陷，以及如何避免這些缺陷。
本月，這些研究首次在“科學(xué)儀器評論”雜志上發(fā)表。這篇論文詳細(xì)介紹了研究人員如何使用X射線成像衍射來觀察金屬部件的內(nèi)部，同時他們正在使用普通的激光粉末床熔合(LPBF)工藝進(jìn)行3D打印。“這是一支非常優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，因?yàn)槊總€搭檔都非常有實(shí)力。“LLNL材料科學(xué)部科技部副部長Tony Van Buuren談到了該項(xiàng)目。 “我們一起引入診斷技術(shù)，并開發(fā)研究新材料的能力。”
由于團(tuán)隊(duì)能夠真正看到熔池中形成的層，并將X射線圖像與模擬進(jìn)行對比，Matthews表示他們能夠確認(rèn)激光器如何通過氣體羽流，路徑和熱量產(chǎn)生缺陷的預(yù)測建立。如果他們在持續(xù)的實(shí)驗(yàn)中將這些新信息與建模結(jié)合起來，那么這將增加金屬3D打印零件的改進(jìn)的信心。
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