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抑制飞溅可减少金属3D打印中的随机缺陷

Peer-Reviewed Publication

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

在激光粉末床熔融过程中控制飞溅(这是一种以金属为介质的3D打印形式)可减少随机瑕疵并提高构筑件的整体可靠性。能够3D打印金属材料的新技术已做好了彻底改变制造业的准备,尤其是对于先进的航空航天和生物医学应用。激光粉末床熔融(L-PBF)即是这样一种技术,它使用大功率激光来逐层熔融金属粉末以生产错综精致的3D部件。然而,尽管它们颇有前途,但金属3D打印的广泛应用主要因其次优的操作可靠性而尚未实现。由于各种瑕疵的积累(如在列印过程中随机产生的杂乱孔隙),L-PBF印制的部件常常不能始终如一地充分达标。为解决这些问题,L-PBF列印过程的基础物理中存在的关键性理解缺口(包括在激光、粉层与熔池间的复杂动力学 )必需得到弥补。应用一种预测性多实体模型和X射线同步加速器实验来捕捉快速且一闪而过的激光-粉末-熔池动态,Saad Khairallah和同事就如何能最有效地减少L-PBF列印中的变异性和瑕疵进行了探索。Khairallah等人发现了几种先前未知的由飞溅(这是L-PBF列印中的一种常见且可能被低估的事件)引起的作用,后者可导致瑕疵和形成与变形。根据这些结果,飞溅问题可通过仔细控制激光功率而得以减轻,这可帮助将随机形成的缺陷降至最低,确保高品质列印的可复制性。Andrew Polonsky和Tresa Pollock在相关的《视角》文章中进一步讨论了该研究的结果。

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