SLAC國家加速器實驗室正在研究如何避免金屬3D列印零件的缺陷。 其X射線觀察過程可以產生更可靠的3D列印部件。
無論您的3D印表機是在家裡、工廠、船上，
SLAC國家加速器實驗室的科學家們同樣好奇， 為什麼3D列印部件（特別是金屬3D列印部件）容易出現缺陷， 所以他們使用裝有X射線的觀察台來更好地理解使3D列印出錯的原因。 科學家們認為這項研究可以使各種3D列印產品製造商受益， 例如航空航太、汽車和醫療保健等行業。
這項研究正在實驗室的斯坦福同步輻射光源（SSRL）上進行， 並得到美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和艾姆斯實驗室的科學家的協助。
SLAC工作人員兼專案負責人Johanna Nelson Weker表示：“借助3D列印技術， 您可以製作具有複雜幾何形狀的部件， 這些部件不能像普通金屬部件那樣進行鑄造。 從理論上說， 這可以是一個快速的轉變：簡單地設計、發送、從遠端位置列印。 但是我們還沒有。 我們仍然需要弄清楚所有參與制造堅固零件的參數。 ”
讀者可能非常清楚FDM 3D印表機可能出現的各種缺陷， 但是金屬3D印表機存在自身的一系列問題。 例如， 在選擇性鐳射熔化（SLM）過程中， 熔化雷射光束過程在金屬冷卻和硬化時不均勻地產生坑或弱點， 同時建立層。 但為什麼會發生呢， 怎樣才能避免呢？
在這些研究過程中， SLAC科學家們正試圖深入這個增材製造問題的底部， 分析所使用的金屬的種類， 鐳射的熱量水準， 金屬加熱和冷卻的速度以及可能會導致3D列印部件缺陷的其他因素。
SSRL材料科學部門的科學家Chris Tassone評論說：“我們提供的基礎物理研究將説明我們確定金屬3D列印的哪些方面非常重要。
科學家們認為， 使用X射線而不是熱成像裝置可以揭開礦坑形成的秘密。 他們正在使用兩種不同的X射線技術， 一種是捕獲微米解析度圖像， 當金屬層積聚時會發生什麼， 另一種是從材料中的原子反射X射線來分析其原子結構， 然後冷卻。
目前， 研究人員Nelson Weker和Tassone、Kevin Stone、Anthony Fong、Andrew Kiss、Vivek Thampy還沒有得到任何明確的答案， 但他們相信新的X射線設置可以説明瞭解金屬3D列印形成坑和弱點的原因。 該研究還將用於觀察其他種類的金屬3D列印， 包括定向能量沉積。
隨著研究的不斷深入， 科學家們還計畫在這個過程中引入其他的觀測工具， 包括一個可以收集製造過程照片和錄影的高速攝像機。
Nelson Weker解釋說：“我們希望製造商能夠將他們在相機上看到的東西與我們在這裡測量的東西聯繫起來， 以便他們能夠推斷出金屬材料表面下發生了什麼。 ”