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LLNL对于金属3D打印的基础研究获重大突破

日前,来自美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个研究团队宣布,他们正在研究一项困扰着常见金属3D打印技术的重大问题。据悉,他们的发现将发表在8月份的《Acta Materialia》,并有可能加快3D打印技术的应用。


Ibo Mathews是LLNL的一位首席研究员和这项研究项目的合著者。Mathews是在麻省理工学院(MIT)完成的实验性凝聚态物理博士学位,在随后的十年里他大部分时间都在著名的贝尔实验室里度过的。他拥有数项专利,其中包括激光诱导气体等离子加工等。他最近研究重点集中在一项使用很广泛的3D打印技术上,这项技术就是粉床融熔(PBF,powder bed fusion)。


据天工社了解,基于PBF的3D打印技术在市场上有几种形式,比如EOS的直接金属激光烧结(DMLS)、Arcam的电子束熔融(EBM)、SLM Solutions的多光束选择性激光熔融(SLM)等。像Stratasys在其德州Austin的合同制造工厂里就有很多台DMLS机器。




Ibo Mathews(左)在调整一个4KW的激光器


重要的新见解


当这个增材制造研究项目开始的时候,Mathews就雄心勃勃地期望获得开创性的成果。他说这项研究“力求在基于金属的增材制造领域进行前所未有的更多、更详细的实验研究。”而该研究团队即将发表的文章也代表了他们在预测和最小化金属增材制造零部件无效缺陷和表面粗糙度方面的最新见解。


众所周知,在增材制造金属零部的过程中的快速加热和使用激光生成的高温能够提高零部件的强度,但是同样的工艺也可能导致空隙或毛孔,从而削弱该零部件。据天工社所知,这些缺陷的主要原因是金属粉末的不完全融化,或者强烈的汽化所导致的“锁眼型”熔化。


激光功率、光束尺寸、扫描速度和开口间距(hatch spacing)——这些统称为扫描策略,是用于确定最终的孔隙度和孔隙的存在的所有变量。


与该研究相关的另外一个研究项目——LLNL的金属增材制造加速认证项目——负责人Wayne King评论说:“如果我们想要将零部件投入关键应用,那么它们就必须符合质量标准。我们的项目主要专注于在科学的基础上发展对于增材制造过程的理解,从而建立增材制造零部件质量的可信度。”

 

信息来源于天工社

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