沈陽稀有金屬研究所
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借用18世紀英國批評家塞繆爾 · 約翰遜的話,有段時間,3D金屬打印技術就好像只能用后腿走路的狗,東西是做出來了,但是沒做好。雖然激光燒結技術或者選擇性激光熔融技術(SLM)已經(jīng)廣泛運用于各種行業(yè),比如火箭發(fā)動機組件,還有半自動手槍,但在工藝上仍然有很大的提升空間。因此,美國勞倫斯利物莫國家實驗室(LLNL)的研究人員一直專注模擬實驗,致力于提高3D激光打印的速度,并采用強度更高的激光,改善成品的質量。
與那種堆奶油似的噴注融化塑料不同,選擇性激光燒結技術是逐層打印的,操作時,使用高強度激光融化金屬粉末,使其燒結,以此逐層堆砌,逐層定型,最終掃除多余粉末,拋光,得到成品。目前3D打印已經(jīng)從奪人眼球的稀奇玩意發(fā)展成為稀松平常的主流制造技術,各類打印技術亟待改進,就拿選擇性激光燒結技術來說,關鍵問題在于如何在盡可能短時間內打印出密度盡可能高的成品。
眼下LLNL也在研究這個問題?,F(xiàn)階段,激光功率低于225瓦時,打印質量最好。研究人員曾嘗試用400瓦的激光打印相同的成品,但最終效果還取決于其他因素,比如激光強度,速度,掃描方式,每層的厚度等。
選擇性激光燒結技術中,成品多孔是主要問題。以315L的不銹鋼為例,如果粉末沒燒結好,成品會多孔,質量難以保證。一般來說,1%的孔隙率是最低標準??紫堵蕛H是其中一個方面,最終的成品質量好壞還受其他許多條件所限。
為了模擬各因素對打印成品可能產(chǎn)生的影響,LLNL的研究員們設計了模擬程序來實驗多各參數(shù)下的最佳成品,比如打印高密度產(chǎn)品所需的最快且最省錢的打印方式。
LLNL研究員Chandrika Kamath 介紹說:“我們開發(fā)這套模擬程序是為了鑒別各參數(shù)對選擇性激光燒結技術的實施過程可能產(chǎn)生的影響。通過模擬程序進行少量的單向實驗,能很快得到打印高密度成品所需的各項參數(shù)值,最終應用于實際打印。”
另一位研究員Kamath則表示:“打印速度太慢時,金屬密度會下降,但速度太快又會導致粉末不能完全燒結。關鍵是找到中間的平衡點,不快不慢,才能得到理想的結果?!?/span>
該研究團隊在實驗期間得出了一個很有意思的結論,大多數(shù)金屬粉末在高強度激光的作用下能形成更加持久的高密度材料,低強度激光則更有可能導致多孔。該模擬實驗將有利于人們了解打印過程中各項參數(shù)的作用,從而保證成品中金屬部分的質量。文章來源于網(wǎng)絡