眾所周知，3D打印的效果在很大程度上取決于材料的性能。近日，美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學(xué)家們正在使用一種創(chuàng)新的技術(shù)來揭示3D打印材料的更多特性。他們通過紅外攝像機對3D打印的各種部件進行拍攝，以進一步了解處理條件會如何影響這些3D打印對象的強度、殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)等。

據(jù)該機構(gòu)的科學(xué)家們解釋說，事實上，ORNL使用紅外攝像機對有前景的技術(shù)應(yīng)用進行研究已經(jīng)有幾十年的經(jīng)驗。早在1995年，他們就已經(jīng)是美國第一個應(yīng)用高速紅外攝像機的非軍事機構(gòu)，并將該設(shè)備用在了連續(xù)纖維陶瓷復(fù)合材料項目中。在當時，它使研究人員們更好地了解這種材料的熱傳導(dǎo)性，為開發(fā)這種輕盈而堅固的陶瓷復(fù)合材料提供了極大的幫助?？茖W(xué)家們希望這一次該設(shè)備也能在3D打印技術(shù)方面發(fā)揮同樣的作用，為此他們使用了至少10臺全新的高速紅外攝像機，以研究各種3D打印材料，尤其是將其用于映射對象的溫度變化。

據(jù)了解，科學(xué)家們當前的相當一部分工作都是建立在他們之前成功進行的紅外研究的基礎(chǔ)上的，這種方法已經(jīng)被證明有很高的價值。“起初我們只是打算用這種攝像機來測量復(fù)合材料的熱擴散系數(shù)圖譜。”Ralph Dinwiddie說，二十年前他曾參與了陶瓷復(fù)合材料項目。“這會讓我們能夠量度其構(gòu)成成份的性能，研究它們在處理條件改變后會發(fā)生什么樣的變化。”這種紅外圖像的方法已經(jīng)成為研究復(fù)合材料的新途徑。“這些關(guān)于構(gòu)成成份屬性的信息能夠讓我們更好地模擬未來的復(fù)合材料。”Dinwiddie補充說。

借助這種紅外相機來檢測材料表面之下的缺陷，可以讓科學(xué)家們在不破壞樣品的條件下對材料進行研究。它可以揭示出隱藏的腐蝕、制造缺陷，甚至包括3D打印樣本中層間的不完全融合。早在上世紀90年代，這個技術(shù)就已經(jīng)被用來優(yōu)化燃氣渦輪機，這些年來一直被用于加速工程研究。據(jù)了解，在這個項目中科學(xué)家們將會把屬性映射、溫度映射、無損檢測、顯微測溫和過程監(jiān)控等方法結(jié)合起來，全面深入地了解材料在3D打印過程中發(fā)生的一系列變化。