2020年8月6日
增材制造可以生产形状复杂、浪费最小的部件，为重新定义金属部件的发展提供了极好的潜力。
当3D打印金属零件时，阿贡的科学家发现了表面温度与下方形成的缺陷之间的关联。图片来源:伤风/ sspopov。
但这种潜力受到了一个关键挑战的限制:处理过程中的缺陷可能会影响3d打印材料的性能。欧洲杯足球竞彩
最近发表在添加剂制造杂志现在揭示了一个潜在的突破性解决方案:温度数据可以在生产过程中用来估计地下缺陷的形成，这样就可以立即解决它们。
来自美国的一个研究小组阿贡国家实验室他与一位目前在德州农工大学(Texas A&M University)的合作者确认了这种可能性。
最终你将能够打印一些东西，并在源头收集温度数据，你可以看到是否有一些异常，然后修复它们或重新开始。这是一个大目标．
Aaron Greco，研究作者，阿贡国家实验室应用材料部门。欧洲杯足球竞彩
Greco还是Argonne国家实验室应用材料部界面力学与材料小组的小组经理。欧洲杯足球竞彩
在最新的研究中，该团队在阿贡国家实验室的高级光子源（APS）的光束线32-ID-B处使用了高功率、高亮度的X射线，该实验室是能源部科学用户设施办公室。欧洲杯线上买球
研究人员开发了一个实验装置，使他们能够从一个典型的红外摄像机记录温度数据，从上面观察印刷过程，同时他们还应用了一束X射线，从侧面观察，以确定表面下是否形成了孔隙。
孔隙率表示在激光打印过程中可能出现的微小且通常为微观的“空隙”。此类微小空隙会使部件容易出现许多故障，包括开裂。
应用材料部门的计算材料科学家、该研究的主要作者诺亚·保尔森（欧洲杯足球竞彩Noah Paulson）表示，这项研究表明，表面温度与下方孔隙的形成之间肯定存在相关性。
同时拥有顶部和侧面视图是非常强大的。在侧视图中，我们可以看到，在特定的加工条件下，根据不同的时间和温度组合，激光通过时孔隙形成．
Noah Paulson，研究首席作者和计算材料科学家，阿贡国家实验室应用材料部欧洲杯足球竞彩
例如，研究人员指出，峰值温度较低然后稳步下降的热历史可能与低孔隙度有关。相比之下，从高、低到随后增加的热历史可能表示大孔隙度。
该团队使用机器学习算法来解码复杂的信息，并根据热历史来估计孔隙度地层。
据保尔森称，与使用数十个数据点的技术巨头所创建的工具相比，这一尝试需要数百个数据点。”这就要求我们开发一种能够充分利用有限数据的定制方法,”保尔森说。
尽管3D打印机通常与红外相机集成，但其复杂性和成本使得在商用机器上安装APS现有的X射线技术无法实现，APS是世界上最强大的X射线光源之一。但是，如果开发一种方法来探测3D打印机中已有的系统，则不需要这种方法。
通过将APS的结果与我们已经在使用红外技术的实际打印机中获得的不太详细的结果相关联，我们可以宣称打印的质量，而不必真正看到表面之下．
Ben Gould，阿贡国家实验室应用材料部研究合著者和材料科欧洲杯足球竞彩学家
在印刷过程中检测和纠正缺陷的可能性将对整个添加剂制造部门产生重大影响，因为这将避免对大规模生产的每个部件进行耗时且成本高昂的检查程序。
在传统制造中，工艺的一致性使得不需要扫描每一个从生产线上下来的金属部件。
“目前，3D打印存在出错的风险，这意味着成本。这种成本阻碍了这项技术的广泛应用”格雷科补充道。“为了充分发挥其潜力，我们需要降低风险以降低成本”。
这种尝试在发现增材制造相对于传统制造的一个主要优势方面显得尤为迫切。
“我们从最近的大流行反应中看到，能够快速调整生产以适应新的设计和需求是多么有价值。3D技术非常适合这些变化,“Greco补充道。
古尔德补充说，未来，球队希望他所说的非常非常好的第一步将使其能够继续扩大和改进原型机。
“对于机器学习来说，要建立精确的模型，你需要成千上万的数据点。在这个实验中，我们有200个。随着我们输入更多的数据，这个模型会越来越精确。但我们的发现很有希望”古尔德总结道。
这项研究是由阿贡实验室指导研究和发展项目资助的。
期刊引用
保尔森n . H。等．(2020)激光粉末床熔炼热历史与小孔孔隙率的相关性。添加剂制造．doi.org/10.1016/j.addma.2020.101213．
来源:https://www.anl.gov/