據(jù)悉，這項(xiàng)研究利用了DoE科學(xué)辦公室最高科技設(shè)備之一的先進(jìn)光子源(APS)。它是一種基于強(qiáng)同步加速器X射線的記錄設(shè)備，能幫助實(shí)時(shí)研究金屬3D打印的整個(gè)激光熔融過(guò)程。這種激光與金屬的相互作用會(huì)在瞬間完成，但幸運(yùn)的是，借助APS的高速X射線裝置，研究人員能以每秒5萬(wàn)幀的精度捕獲整個(gè)過(guò)程，然后仔細(xì)研究，從而理解材料的微觀結(jié)構(gòu)，并且搞清楚缺陷和孔隙的形成原因。
研究人員觀察并量化了金屬3D打印的各種特征，如熔池的尺寸或形狀，粉末噴射量，固化和孔隙形成，不同階段之間的各種轉(zhuǎn)化等。同時(shí)，借助各種物理理論和算法，他們還能利用X射線影像創(chuàng)建出了復(fù)雜的預(yù)測(cè)模型，然后用它重新設(shè)計(jì)3D打印流程，從而避免結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生。通過(guò)這種方式，研究人員可以更多地了解金屬3D打印，更好地提高這種技術(shù)的可靠性。
通過(guò)與美國(guó)各地的實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)分享他們的結(jié)論和預(yù)測(cè)模型，研究團(tuán)隊(duì)不僅希望能改善當(dāng)前的3D打印技術(shù)，還希望能發(fā)現(xiàn)新的方法，探索新的可能性，以及開(kāi)發(fā)出新可打印金屬材料，從而提高金屬3D打印的可靠性。
另外，研究對(duì)打印較復(fù)雜產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)也有幫助，因?yàn)槿绻芨笍氐乩斫獯蛴∵^(guò)程，設(shè)計(jì)師就不需要再花大量事件研究如何提高結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性方面耗費(fèi)太多時(shí)間了，只需考慮關(guān)鍵因素即可。
目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將相關(guān)論文發(fā)表到了《Scientific Reports》雜志上，題為“用高速X射線成像與衍射方法實(shí)時(shí)監(jiān)控激光粉床熔融過(guò)程”。
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